Arildialkilfosfataza - Aryldialkylphosphatase

Fosfotrizteraza
Identifikatorlar
EC raqami3.1.8.1
CAS raqami117698-12-1
Ma'lumotlar bazalari
IntEnzIntEnz ko'rinishi
BRENDABRENDA kirish
ExPASyNiceZyme ko'rinishi
KEGGKEGG-ga kirish
MetaCycmetabolik yo'l
PRIAMprofil
PDB tuzilmalarRCSB PDB PDBe PDBsum
Gen ontologiyasiAmiGO / QuickGO

Arildialkilfosfataza (EC 3.1.8.1 ) (ko'proq ma'lum: fosfotrizteraza (PTE) va boshqalar organofosfat gidrolaza, paration gidrolaza, paraoxon aseva paration aril esteraza) a metalloferment gidrolizlaydi tester aloqasi[1] ichida topilgan organofosfat hasharotlar.

Fosfotrizteraza oilasi
Fosfororganik gidrolaza.jpg tuzilishi
Fosfororganik gidrolazaning tuzilishi
Identifikatorlar
BelgilarPTE
PfamPF02126
InterProIPR001559
PROSITEPDOC01026
SCOP21 dpm / QOIDA / SUPFAM
aril dialkil fosfat + H2O dialkil fosfat + aril spirt

Shunday qilib, ikkalasi substratlar Ushbu fermentdan arildialkilfosfat va H2O, ikkinchisi esa mahsulotlar dialkilfosfat va aril spirt.

Gen (opd, organofosfatni parchalaydigan moddalar uchun) fermentning kodlari katta miqdorda bo'ladi plazmid (pSC1, 51Kb) ga endogen Pseudomonas diminuta,[2] kabi boshqa ko'plab bakteriyalar turlarida ham gen topilgan bo'lsa-da Flavobakteriya sp. (ATCC27551), bu erda u ham kodlangan ekstrakromosomal element (pSM55, 43Kb).[2]

Organofosfat uchun umumiy ism Esterlar ning fosfor kislotasi va ulardan biri fosfor organik birikmalari. Ularni bir qismi sifatida topish mumkin hasharotlar, gerbitsidlar va asab gazlari boshqalar qatorida. Ba'zi oz toksik organofosfatlar sifatida foydalanish mumkin erituvchilar, plastifikatorlar va RaI qo'shimchalari. Organofosfatlardan foydalanish butun dunyoda pestitsiddan foydalanishning taxminan 38 foizini tashkil qiladi.[3]

Gen

Fosfat organik (OP) zararkunandalarini degradatsiyalashga qodir bakteriyalarning izolatlari dunyoning turli qismlaridan olingan tuproq namunalaridan aniqlandi.[3][4] Birinchi organofosfatni parchalaydigan bakteriya turlari a tuproq namunasi dan Filippinlar 1973 yilda,[5] sifatida aniqlangan Flavobakteriya sp. ATCC27551. O'shandan beri, boshqa turlar, masalan, OPni buzadigan qobiliyatlarga ega ekanligini namoyish etishdi Pseudomonas diminuta (AQSh tuproq namunasidan ajratilgan), Agrobakterium radiobakteriyasi (Avstraliya tuproq namunasidan ajratilgan), Alteromonas haloplanktis (AQSh tuproq namunasidan ajratilgan) va Pseudomonas sp. WBC-3 (Xitoy tuproq namunasidan ajratilgan).[3]

Organofosfatlarni gidroliz qilish qobiliyati faqat bakteriyalarga xos emas. Bir nechta qo'ziqorin va siyanobakteriyalar turlari ham OPni gidrolizlaydi.[3] Bundan tashqari, butun genomlarni ketma-ket homologik izlash orqali bir xil genlar oilasidan ketma-ketlikni o'z ichiga olgan boshqa bir qancha bakteriyalar turlari aniqlandi. opdkabi patogen bakteriyalarni o'z ichiga oladi Escherichia coli (yhfV) va Tuberkulyoz mikobakteriyasi.[3]

Fermentni kodlovchi genlar ketma-ketligi (opd) ichida Flavobakteriya sp. ATCC27551 va Pseudomonas diminuta yuqori darajada saqlanib qolgan (100%) ketma-ketlik gomologiyasi ),[4] genlar topilgan plazmidalar 5.1Kb dan tashqari juda xilma-xil ketma-ketliklarga ega bo'lishiga qaramay[4][6] saqlanib qolgan mintaqa gen topilgan joyda.[2]

Tashkilotini batafsil ko'rib chiqish opd gen Flavobakteriya potentsialni taklif qiladi transpozon genetik DNKning lateral uzatilishi natijasida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan boshqa mikrob turlari orasida tarqalishini hisobga oladigan me'morchilikka o'xshaydi. The opd genga xos bo'lgan transpozitsiyani qo'shish ketma-ketligi bilan yonma-yon joylashgan Tn3 transpozonlar oilasi. Bundan tashqari, a transpozaza o'xshash ketma-ketlik (uchun gomologik TnpA) va a rezolyutsiya o'xshash ketma-ketlik (uchun gomologik TnpR) hududlarda ham aniqlandi yuqori oqim ning opd gen,[4] bu II sinfning xususiyatlari transpozonlar Tn3 kabi.

Bundan tashqari, boshqasi ochiq o'qish doirasi aniqlandi quyi oqim ning opd va yana parchalanadigan oqsilni kodlaydi p-nitrofenol, OP degradatsiyasi yon mahsulotlaridan biri. Ushbu protein PTE bilan kompleks sifatida ishlaydi, deb ishoniladi, chunki PTE mavjud bo'lganda faollikning keskin o'sishi kuzatiladi.[4]

Shuning uchun, xarakterli me'moriy tashkilot opd gen mintaqasi turli xil turlar orqali genni egallaganligini ko'rsatadi gorizontal uzatish transpozitsiya va plazmid o'tkazish yo'li bilan.

Oqsil

Tuzilishi

Fosfotrizteraza (PTE) ikkita katalitik Zn bo'lgan oilaviy metallofermentlarga tegishli2+ umumiy ligand orqali ko'priklangan va tomonidan muvofiqlashtirilgan metall atomlari imidazol yon zanjirlari histidin metall atomlari atrofida to'plangan qoldiqlar.[7] Oqsil homodimer hosil qiladi.[8] Umumiy tuzilish boshqa 20 katalitik oqsillarda mavjud bo'lgan a / b-barrel motifidan iborat. Ushbu oqsillarning faol joylari b-bochkaning C-terminal qismida joylashgan bo'lib, u erda PTE ning faol joyi ham joylashgan.[7]

Paraksonning dietil fosforik kislota va p-nitrofenolga ferment-katalizlangan gidrolizining reaksiya sxemasi.

Kataliz

Organofosfatlarning katalizlanishi konfiguratsiya inversiyasi bilan nukleofil almashtirish orqali sodir bo'ladi (SN2 mexanizm) substratning fosfor markazi haqida.[7] Faol joylarda metall kationlar katalizda yordam beradi, bu substratning P-O bog'lanishini yanada polarizatsiya qiladi, bu esa uni nukleofil hujumiga ko'proq moyil qiladi. Bundan tashqari, asosiy qoldiq protonni suv molekulasidan ajratib oladi va hosil bo'lgan gidroksid ioni ikki valentli kationlarni ko'prik qiladi va nukleofil vazifasini bajaradi. OH− keyin substratning fosfor markaziga hujum qiladi, so'ngra proton o'tkazish hodisasi. P-O aloqasi buziladi va mahsulotlar faol saytdan chiqariladi.[9] Tovar ayirboshlash darajasi (kmushuk) fosfotristeraza deyarli 10 ga teng4 s−1 paraokson gidrolizi uchun,[10] va mahsulotlar p-nitrofenol va dietil fosfor kislotasi.

PTE (E) fermenti bilan organofosfatlar (S) gidrolizining minimal kinetik modeli

Kinetika

Tavsiya etilgan kinetik model ferment va substrat o'rtasida sodir bo'ladigan va bog'lanish bosqichidan iborat. Michaelis majmuasi (ES). P-O bog'lanishini ajratganda va vaqtinchalik ferment + mahsulot (EP) kompleksi hosil bo'lganda, qaytarilmas qadam keladi. Va nihoyat, mahsulotlar chiqariladi va erkin ferment (E) qayta tiklanadi.[9]

Turlar

Fosfotrizteraza ikki turda mavjud, Pseudomonas diminuta va Flavobakteriya sp. ATCC27551. Organofosfatni buzadigan fermentlarni ham kodlaydigan boshqa gen variantlari boshqa turlarda mavjud. Ro'yxat radiozistressiya kabi bakterial turlarni o'z ichiga oladi Deinococcus radiodurans, patogenlar Tuberkulyoz mikobakteriyasi va Mikobakterium bovis, anaerob bakteriya Desulfatibacillum alkenivorans, termofil bakteriyalar Geobacillus sp. va Termoanaerobakter sp. X514, Escherichia coli (yhfV) va boshqa ko'plab bakteriyalar guruhlari,[3] va ba'zilari Arxeya kabi Sulfolobus acidocaldarius.[11]

Gram-manfiy bakteriyalar (Pseudomonas) hujayralari devorining sxematik diagrammasi, PTE ankrajlangan ichki membrana va periplazmik bo'shliq.

Subcellular localization

Fosfotrizteraza - bu membrana bilan bog'langan oqsil bo'lib, u 29 ta aminokislota peptidi (Tat motifi) bilan tarjima qilingan,[12][10][13] keyinchalik plazma membranasiga kiritilgandan keyin etuk oqsildan ajralib chiqadi.[1] Oqsil hujayraning ichki membranasiga, periplazmaga qaragan holda bog'langan.[14]

Funktsiya

Fosfotrizteraza fermenti substratdagi tryter aloqasini uzish orqali fosfat organik birikmalarni gidrolizlaydi.

PTE tomonidan ferment-katalizli gidroliz uchun substrat bo'lib xizmat qiluvchi organofosfat birikmalari.

Ferment juda keng substratning o'ziga xos xususiyatiga ega,[12] va reaktsiyani katalizatsiyalashda juda samarali: PTE diffuziya chegarasiga yaqin tezlik bilan paraoksonni gidrolizlaydi,[15] bu fermentning ushbu substratdan foydalanish uchun optimal darajada rivojlanganligini ko'rsatadi.[13] Bu sintetik organofosfat testerlarida va ayniqsa ishlaydi fosforofloridatlar.[3] Bu tabiiy ravishda yuzaga keladigan substratga o'xshamaydi va shuning uchun foydalanish uchun eng maqbul darajada rivojlangan bo'lishi mumkin paraoxon va boshqa keng tarqalgan qishloq xo'jaligi zararkunandalari.[15]

Reaksiya mahsulotlari dietil fosfor kislotasi va p-nitrofenoldir.[4] So'nggi mahsulot 750bp kodlangan ferment tomonidan quyida oqimning pasayishiga olib keladi opd genni hosil qiladi va aromatik birikmalarni parchalashda ishtirok etishi mumkin bo'lgan 29kDa taxminiy gidrolazani kodlaydi va PTE bilan birgalikda ishlaydi.[4] Ushbu ferment gidrolazalar uchun homologdir Pseudomonas putida, Pseudomonas azelaica, Rodokok sp., va P. flüoresanlar.[4]

Organofosfatlar bakteriyalar uchun toksik emas, ammo ular hayvonlarda atsetilxolinesteraza inhibitori vazifasini bajaradi.[16] Ba'zi bakteriyalar turlari organofosfatlardan ozuqa va uglerod manbai sifatida foydalanish imkoniyatiga ega.[14]

Ekologik ahamiyati

Fosfotristerazlar bioremediatsiya maqsadida kuchli nomzod biokatalizator hisoblanadi.[7] Keng substratning o'ziga xosligi va katalitik samaradorligi pestitsidning haddan tashqari ishlatilishi sababli zaharli bo'lgan detoksifikatsiya qiluvchi tuproqlarda opd geni bo'lgan mikroblardan foydalanish uchun jozibali maqsadga aylantiradi.[3] Bundan tashqari, organofosfatlar atsetilxolinesteraza (AChE) inhibitori vazifasini bajaradi. AChE nörotransmitteri hayvonlardagi hasharotlarning markaziy asab tizimining (CNS) muhim tarkibiy qismidir va bu neyrokimyoviy to'g'ri aylanishini inhibe qilish natijasida CNS haddan tashqari stimulyatsiya qilinadi, natijada hasharotlar va sutemizuvchilar o'limiga olib keladi.[3][17] Natijada, fosfat-organik parchalovchi mikroorganizmlardan foydalanish ushbu toksik birikmalarni atrofdan olib tashlashning potentsial samarali, arzon va ekologik toza usuli hisoblanadi.[3]

Tarix

Fosfat organik pestitsidlarni parchalash qobiliyatiga ega bo'lgan bakteriyalar turlari dunyoning turli burchaklaridagi tuproq namunalaridan ajratib olingan. Organofosfatlarni gidrolizlash imkoniyatiga ega bo'lgan birinchi bakterial shtamm aniqlandi Flavobakteriya sp. 1973 yilda Setunatan va Yoshida tomonidan dastlab Filippindan bo'lgan tuproq namunasidan topilgan ATCC 27551.[5] O'shandan beri boshqa turlarda ham tarkibida mavjud bo'lgan organofosfatni parchalaydigan fermentlar borligi aniqlandi. Flavobakteriya[6].

Adabiyotlar

  1. ^ a b Pinjari AB, Pandey JP, Kamireddy S, Siddavattam D (iyul 2013). "Asefatni buzadigan Pseudomonas sp. Ind01 shtammidagi organofosfat gidrolazaning ekspressioni va subcellular lokalizatsiyasi va uni fosfat-insektitsidlarni yo'q qilish uchun potentsial biokatalizator sifatida ishlatish". Amaliy mikrobiologiyadagi xatlar. 57 (1): 63–8. doi:10.1111 / lam.12080. PMID  23574004. S2CID  12006833.
  2. ^ a b v Harper LL, McDaniel CS, Miller CE, Wild JR (oktyabr 1988). "Pseudomonas diminuta MG va Flavobacterium sp. (ATCC 27551) dan ajratilgan o'xshash bo'lmagan plazmidalarda bir xil opd genlar mavjud". Amaliy va atrof-muhit mikrobiologiyasi. 54 (10): 2586–9. doi:10.1128 / AEM.54.10.2586-2589.1988. PMC  204325. PMID  3202637.
  3. ^ a b v d e f g h men j Singh BK (2009 yil fevral). "Organofosforni buzadigan bakteriyalar: ekologiya va sanoat qo'llanmalari". Tabiat sharhlari. Mikrobiologiya. 7 (2): 156–64. doi:10.1038 / nrmicro2050. PMID  19098922. S2CID  205497513.
  4. ^ a b v d e f g h Siddavattam D, Xajamohiddin S, Manavati B, Pakala SB, Merrik M (may 2003). "Flavobacterium sp-da topilgan plazmid tarkibidagi organofosfat degradatsiyasi (opd) gen klasterining transpozonga o'xshash tashkiloti". Amaliy va atrof-muhit mikrobiologiyasi. 69 (5): 2533–9. doi:10.1128 / AEM.69.5.2533-2539.2003. PMC  154515. PMID  12732518.
  5. ^ a b Setunatan N, Yoshida T (1973 yil iyul). "Diazinon va parationni buzadigan Flavobacterium sp." Kanada mikrobiologiya jurnali. 19 (7): 873–5. doi:10.1139 / m73-138. PMID  4727806.
  6. ^ a b Mulbry WW, Karns JS, Kearney PC, Nelson JO, McDaniel CS, Wild JR (may 1986). "Pseudomonas diminuta'dan opd bilan janubiy gibridlash yo'li bilan Flavobacterium sp. Dan plazmid bilan paration gidrolaza genini aniqlash". Amaliy va atrof-muhit mikrobiologiyasi. 51 (5): 926–30. doi:10.1128 / AEM.51.5.926-930.1986. PMC  238989. PMID  3015022.
  7. ^ a b v d Benning MM, Kuo JM, Raushel FM, Holden HM (dekabr 1994). "Fosfotristerazning uch o'lchovli tuzilishi: asabiy vositalarni fosfat bilan zararsizlantirishga qodir ferment". Biokimyo. 33 (50): 15001–7. doi:10.1021 / bi00254a008. PMID  7999757.
  8. ^ Dong YJ, Bartlam M, Sun L, Zhou YF, Zhang ZP, Zhang CG, Rao Z, Zhang XE (oktyabr 2005). "Pseudomonas sp. WBC-3 metil paration gidrolazasining kristalli tuzilishi". Molekulyar biologiya jurnali. 353 (3): 655–63. doi:10.1016 / j.jmb.2005.08.057. PMID  16181636.
  9. ^ a b Aubert SD, Li Y, Raushel FM (may 2004). "Organofosfatlarning bakterial fosfotsisteraza bilan gidroliz mexanizmi". Biokimyo. 43 (19): 5707–15. doi:10.1021 / bi0497805. PMID  15134445.
  10. ^ a b Mulbry WW, Karns JS (1989 yil fevral). "Uchta parationli gidrolazani grammusbat bakterial shtammlardan tozalash va tavsifi". Amaliy va atrof-muhit mikrobiologiyasi. 55 (2): 289–93. doi:10.1128 / AEM.55.2.289-293.1989. PMC  184103. PMID  2541658.
  11. ^ Chen L, Brügger K, Skovgaard M, Redder P, She Q, Torarinsson E, Greve B, Awayez M, Zibat A, Klenk HP, Garret RA (iyul 2005). "Krenarxeotaning namunali organizmi Sulfolobus acidocaldarius genomi". Bakteriologiya jurnali. 187 (14): 4992–9. doi:10.1128 / JB.187.14.4992-4999.2005. PMC  1169522. PMID  15995215.
  12. ^ a b Classen JJ, Engler CR, Kenerley CM, Whittaker AD (aprel 2000). "Bioremediatsiyani qo'llash bilan er osti qo'ziqorini o'sishining logistik modeli". Atrof-muhit fanlari va sog'liqni saqlash jurnali, A qismi. 35 (4): 465–488. doi:10.1080/10934520009376982. S2CID  98035446.
  13. ^ a b Caldwell SR, Newcomb JR, Schlecht KA, Raushel FM (iyul 1991). "Pseudomonas diminuta-dan fosfotrizteraza tomonidan substratlarning gidrolizida diffuziya chegaralari". Biokimyo. 30 (30): 7438–7444. doi:10.1021 / bi00244a010. ISSN  0006-2960. PMID  1649628.
  14. ^ a b Singh BK, Walker A (2006 yil may). "Fosfororganik birikmalarning mikrobial degradatsiyasi". FEMS Mikrobiologiya sharhlari. 30 (3): 428–71. doi:10.1111 / j.1574-6976.2006.00018.x. PMID  16594965.
  15. ^ a b Dumas DP, Caldwell SR, Wild JR, Raushel FM (noyabr 1989). "Pseudomonas diminuta'dan fosfotryterazni tozalash va xususiyatlari". Biologik kimyo jurnali. 264 (33): 19659–65. PMID  2555328.
  16. ^ Lotti M (2002). "Ayrim esteraza inhibitörleri tomonidan organofosfat tomonidan kechiktirilgan polinevropatiyaning tarqalishi". Toksikologiya. 181–182: 245–248. doi:10.1016 / s0300-483x (02) 00291-3. PMID  12505319.
  17. ^ Ragnarsdottir KV (2000). "Fosfat organik pestitsidlarning ekologik taqdiri va toksikologiyasi". Geologiya jamiyati jurnali. 157 (4): 859–876. Bibcode:2000JGSoc.157..859R. doi:10.1144 / jgs.157.4.859. S2CID  129950334.

Qo'shimcha o'qish