Molybdopterín

Molybdopteríny sú skupina kofaktorov, ktoré sa nachádzajú vo väčšine enzýmov obsahujúcich molybdén a vo všetkých enzýmoch obsahujúcich volfrám. Synonymá používané pre molybdopteríny sú MPT a pyránopterínditiolát. Názov tejto biomolekuly môže byť zavádzajúci, pretože molybdopteríny neobsahujú molybdén, ale sú pomenované podľa ligandu (pterínu), ktorý tento aktívny kov viaže. Po naviazaní molybdopterínu na molybdén a tvorbe komplexu sa tento celok zvyčajne nazýva molybdénový kofaktor.
Molybdopterín sa skladá z pyránopterínu, komplexného heterocyklu zloženého z pyránového a pterínového kruhu. Navyše k tomu má pyránový kruh dva tioláty, ktoré fungujú ako ligandy v enzýmoch s molybdénom a volfrámom. V niektorých prípadoch je alkylfosfátová skupina nahradená za alkyldifosfátnukleotid. Medzi enzýmy, ktoré obsahujú molybdopterín, patria napríklad xantínoxidáza, DMSO reduktáza, sulfitoxidáza a nitrátreduktáza.
Jediné enzýmy, ktoré obsahujú molybdén a neobsahujú molybdopterín, sú nitrogenázy (enzýmy fixujúce dusík). Tieto enzýmy namiesto toho obsahujú popri molybdéne železosírne komplexy.
Biosyntéza.
Na rozdiel od mnohých kofaktorov sa molybdénový kofaktor (Moco) nedá prijať ako živina. Tento kofaktor je teda nutné syntetizovať "de novo". Syntéza Moco prebieha v štyroch krokoch:
Dve reakcie sprostredkované enzýmami postupne premieňajú guanozíntrifosfát (GTP) na cyklický fosfát pyránopterínu. Jeden z týchto enzýmov je radikálový SAM enzým, patriaci do rodiny enzýmov spájaných s tvorbou C—X väzieb (X = S, N). Pyránopterínový intermediát sa potom premieňa na molybdopterín pôsobením ďalších troch enzýmov. Počas tejto premeny sa tvorá enditiolát, aj keď substituenty na síre nie sú známe. Síra sa získava z cysteinylpersíranu, podobne ako pri biosyntéze železosírnych bielkovín. Monofosfát sa adenyluje (viaže na ADP), čím sa aktivuje na naviazanie na Mo alebo W. Tieto kovy sú importované ako oxyanióny, molybdénan alebo volfráman.
V niektorých enzýmoch, ako napríklad xantínoxidáze, sa kov viaže na jeden molybdopterín, zatiaľ čo u iných enzýmov, napríklad u DMSO reduktázy, sa kov viaže na dva molybdopterínové kofaktory.
Modely aktívneho miesta enzýmov obsahujúcich molybdopteríny sú založené na skupine ligandov známych ako ditiolény.
Volfrámové deriváty.
Niektoré bakteriálne oxidoreduktázy využívajú volfrám podobným spôsobom ako molybdén, teda naviazaním na volfrám-pterínový komplex. Molybdopterín teda môže tvoriť komplexy buď s molybdénom, alebo volfrámom. Enzýmy využívajúce volfrám zvyčajne redukujú karboxylové kyseliny na aldehydy.
Prvý objavený enzým, ktorý vyžaduje volfrám pre svoju funkciu, takisto vyžaduje selén (aj keď jeho presná úloha nie je známa). V tomto prípade sa odhaduje, že pár volfrám-selén funguje podobne, ako pár molybdén-síra u niektorých ezýmov využívajúcich molybdénový kofaktor. Aj keď bolo zistené, že bakteriálna xantíndehydrogenáza obsahujúca volfrám využíva volfrám-molybdopterín a k tomu selén neviazaný na bielkovinu (čím sa vylučuje možnosť jeho naviazania v podobe selenocysteínu a selenometionínu), tento volfrám-selén molybdopterínový komplex ešte nebol dostatočne popísaný.
Enzýmy využívajúce molybdopterín.
Molybdopterín existuje v proteínoch v podobe kofaktoru alebo prostetickej skupiny: