Aspartaattikarbamoyylitransferaasi

Aspartaattikarbamoyylitransferaasi eli aspartaattitranskarbamoylaasi on transferaaseihin kuuluva entsyymi. Entsyymi katalysoi karbamoyyliasparagiinihapon muodostumista asparagiinihaposta ja karbamoyylifosfaatista. Tämä reaktio on osa pyrimidiinien biosynteesiä ja aspartaattikarbamoyylitransferaasia esiintyy niin esi- kuin aitotumaisissakin soluissa. Aspartaattikarbamoyylitransferaasin EC-numero on EC 2.1.3.2.

Rakenne ja toiminta

Aspartaattikarbamoyylitransferaasi on suhteellisen suurikokoinen proteiini ja esimerkiksi Escherichia coli-bakteerin entsyymin molekyylimassa on noin 310 kDa. Entsyymi on dodekameeri ja koostuu 12 alayksiköstä. Entsyymissä on kaksi katalyyttisesti aktiivista yksikköä, jotka molemmat koostuvat kolmesta keskenään samanlaisesta alayksiköstä ja yhden trimeerin koko on noin 100 kDa. Tämän lisäksi entsyymissä on kolme kahdesta alayksiköstä koostuvaa säätely-yksikköä. Säätely-yksiköt sitoutuvat myös sinkki-ioneihin.  

Aspartaattikarbamoyylitransferaasi on tyypillinen esimerkki allosteerisesti säädellystä entsyymistä. Entsyymillä on kaksi konformaatiota, jotka ovat katalyyttisesti aktiivinen R-konformaatio ja inaktiivinen T-konformaatio, jossa alayksiköt ovat hyvin lähellä toisiaan ja joko sitoutuu heikommin substraatteihinsa. Entsyymin substraattien asparagiinihapon ja karbamoyylifosfaatin sitoutuminen muuttaa konformaation T-konformaatiosta R-konformaatioksi ja reaktio etenee. R-konformaatiota stabiloi puriineihin kuuluva ATP-molekyyli sitoutumalla säätelykohtiin. Sen sijaan kaksi pyrimidiinijohdannaista CTP- ja UTP ovat aspartaattikarbamoyylitransferaasin allosteerisiä inhibiittoreita. Niiden sitoutuessa säätelyalayksiköihin muuttuu entsyymin konformaatio inaktiiviseksi T-konformaatioksi. Aspartaattikarbamoyylitransferaasilla on myös ei-allosteerisiä inhibiittoreita esimerkiksi N-(fosfonoasetyyli)asparagiinihappo, joka muistuttaa rakenteeltaan asparagiinihapon ja karbamoyylifosfaatin reaktiossa muodostuvaa välivaihetta. Tämä välivaihe muodostuu kun asparagiinihapon nukleofiilinen aminoryhmä reagoi karbamoyylifosfaatin elektrofiilisen karbonyyliryhmän kanssa. Muodostuva välivaihe hajoaa tuotteeksi ja fosfaatti-ioniksi.

Lähteet

Transferaasit