citrate synthase

《citrate synthase》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、柠檬酸合酶摘要：关键词：柠檬酸合酶（citratesynthase,CS）,催化机制柠檬酸合酶（citratesynthase,简称CS）几乎存在于所有生物活细胞中，并且在好养生物柠檬酸循环的关键代谢途径中扮演了至关重要的作用。一个例外是发芽的植物中柠檬酸合酶作为乙醛酸循环体中的一个复合物。线粒体中的柠檬酸合酶是由核DNA编码，在胞浆溶液中作为前体合成，然后转运进入线粒体，并定位在线粒体内膜上。柠檬酸合酶具有高度的特异性，特异性催化乙酰辅酶A与草酰乙酸的缩合反应，生成柠檬酸和辅酶A，同时柠檬酸不仅仅是三羧酸循环线粒体中的一个底物而已，同时也作为线粒体外乙酰辅酶A的提供者。柠檬酸合酶

2、有多种同工酶，分别有线粒体CS,乙醛酸循环体CS，过氧化物酶体CS，它们参与各种形式的生理过程，包括了线粒体代谢、种子萌发等等。一．CS的生化特性1．最适pH值和最适反应温度CS在pH值6.0-8.5的范围内比较稳定，最适pH值偏碱性，约7.5-8.0。最适反应温度是30-55°C。不同种的生物的最适pH值和最适温度是不同的，比如说亚硝单胞菌的CS在pH值7.5-8.0时活性最高，最适温为40°C,而产电模式菌的最适pH为8.0，最适温度为50°C。CS最适温度的差异可能与蛋白质亚基间离子对的相互作用、底物和辅助因子的电荷分布以及酶活性位点上某些残基的偏好等因素有关。2．热稳定性C

3、S的热稳定性差，半衰期短，但是一些嗜热菌的CS在高温下极其稳定，比如说极端嗜热古菌在100°C时的半衰期可以达到17Min。这种热稳定性的差异主要可能与没自身结构的紧凑性、亚基间的的紧密程度以及不耐热氨基酸残基的多少有关。高温下，CS会受到保护，使得热变性减缓，同时可以复性。这种保护作用可以来自线粒体中的热激蛋白，也可以来自草酰乙酸，都是与蛋白质结构中的构象变化有关。3．金属离子以及化合物的影响由于CS位于TCA循环的入口，是一种变构酶，它的活性必然受到多种调节。NADH、a-酮戊二酸和腺嘌呤核苷酸与CS催化的底物乙酰辅酶A之间发生竞争性抑制作用，并且抑制作用的强度取决于乙酰辅酶A

4、的浓度。另外，金属离子的对CS的稳定性的影响不同。比如说，K离子是维持CS构象必需的物质，因此KCl的影响作用范围广泛，对原核生物和真核生物都一样有激活作用。而铜离子、锌离子、银离子、汞离子、钙离子、镁离子等对酶的活性有抑制作用，EDTA等螯合物对CS的活性没有明显的影响。一．柠檬酸合酶的结构CS的结构由三种晶体结构决定，几乎在所有的晶体形式中，有一个不对称亚基，一个二聚体分子严格地遵循对称折叠的方式。例外的是，在含有草酰乙酸盐的晶体中，二聚体是不对称的，并且亚基与所在位置上的一个二联体相关。CS分子有一个“开”的构象和两个“关”的构象。CS每个亚基含有20个a螺旋，组成了75%的

5、亚基残基，并且这些螺旋空间排列无规律，而一小段由13个氨基酸残基组成的ß螺旋却是很有规律。CS的二级结构的特点在于存在反平行螺旋S和I,包裹成一个口袋。CS一般情况下是同源二聚体或者六聚体，比如说革兰氏阳性菌、古细菌以及真核细胞的CS通常为同源二聚体，分子量为60-100kDa。比如说猪心线粒体中，每个亚基含有437个氨基酸构成，其中有20个a-螺旋和4个ß螺旋。而革兰氏阴性菌的CS通常为六聚体，分子量为240-280kDa，如大肠杆菌、亚硝酸菌等。CS的催化活性未定包含有草酰乙酸和乙酰辅酶A两个底物结合位点。催化部位包含3个关键残基His,His,Asp。CS的催化部位高度保守，

6、如果关键部位的氨基酸缺失会造成催化活性的下降。三、柠檬酸合酶的催化机制柠檬酸合酶对底物有高度特异性，它只能特性地催化草酰乙酸和乙酰辅酶A缩合并且生成柠檬酸和释放辅酶A。总的反应中有6000mols-1/活性位点的周转速率，在pH为7.2下的表观平衡常数是8380L/mol。反应式如下：CS的催化机制是“诱导契合”型。反应催化过程中首先是草酰乙酸与CS结合，诱导CS产生一个较大的构象重排，从而出现乙酰辅酶A的结合位点，当柠檬酰辅酶A在酶表面形成时，另一种构象变化讲一个关键的天冬氨酸残基移动到可参与裂解硫酸酯键的位置上。CS首先针对底物、然后针对中间产物的两次结构上的诱导契合过程降低了

7、乙酰辅酶A中的硫酯键被无效裂解的可能性。羧酸酐和琥珀酸酐同时抑制酶的活性，后者还可以使得二聚体解离为两个单亚基。精氨酸和组氨酸是草酰乙酸的重要结合位点，而其它游离的氨基酸基团或者色氨酸对酶活性没有影响。总的催化反应可以分为三个步骤，（1）烯醇化作用和去质子化。这个激活阶段通过底物的定向靠近和极化某些键来实现。His释放一个质子给乙酰辅酶A羰基上的氧，使得甲基质子被Asp转移。结果是乙酰辅酶A甲基碳吸收一个质子从而产生烯醇中间盐。（2）缩合反应。草酰乙酸随后被一个从Hi