Fenyylialaniiniammoniakkilyaasi

Fenyylialaniiniammoniakkilyaasi on entsyymi, joka katalysoi kanelihapon muodostumista fenyylialaniinista. Lisäksi reaktiossa vapautuu ammoniakkia. Fenyylialaniiniammoniakkilyaasia esiintyy kasveissa, sienissä ja eräissä bakteereissa. Se on tärkeä entsyymi niin kutsutussa fenyylipropanoidireitissä, jonka avulla kasvit muodostavat fenolisia (esim. flavonoidit ja ligniini) ja kumariinirakenteisia yhdisteitä. Fenyylialaniiniammoniakkilyaasin EC-numero on EC 4.3.1.24.

Rakenne ja toimintamekanismi

Fenyyliammoniakkialaniinilyaasi on yleensä rakenteeltaan neljästä alayksiköstä koostuva tetrameeri. Yleensä alayksiköt ovat samanlaisia molekyylimassaltaan 83 kDa olevia yksiköitä. Poikkeuksen muodostaa esimerkiksi vehnä, jolla on kaksi kooltaan 75 kDa ja kaksi 85 kDa olevaa alayksikköä. Entsyymi katalysoi kanelihapon reversiibeliä muodostumista fenyylialaniinista ja eräät ruohovartiset kasvit muodostavat myös p-kumaarihappoa tyrosiinista. Fenyylialaniiniammoniakkilyaasitetrameerissa on kaksi aktiivista kohtaa.  Aktiivisessa kohdassa on muiden samaan ryhmään kuuluvien entsyymien atvoin poikkeuksellinen aminohappo dehydroalaniini. Se ei kuitenkaan ole liittynyt polypeptidiketjuun peptidisidoksella vaan imiininä eli Schiffin emäksenä. Entsyymi vaatii toimiakseen myös koentsyymikseen 3,5-dihydro-5-metyylidieeni-4H-imidatsol-4-onia.  Fenyylialaniiniammoniakkilyaasin aktiivisuus on erityisen korkea kukinnan ja, hedelmien kypsymisen aikana sekä ympäristön aiheuttaman stressin esimerkiksi voimakkaan UV-säteilyn tai taudinaiheuttajien vuoksi.

Fenyylialaniiniammoniakkilyaasin mekanismi ei ole täysin tiedossa, mutta se todennäköisesti mjuistuttaa histidiiniammoniakkilyaasin mekanismia. Fenyylialaniinin aminoryhmä reagoi dehydroalaniinin kaksoissidoksen kanssa ja entsyymi katalysoi tämän jälkeen eliminaatiorekatiota, jossa muodostuu kanelihappoa ja ammoniakkia. Kanelihappo on entsyymin inhibiittori eli entsyymi on niin sanotusti feedback-inhiboitu.

Fenyylialaniiniammoniakkilyaasia voidaan käyttää valmistettaessa bioteknisesti fenyylialaniinia kanelihaposta. Entsyymin on rottakokeissa todettu olevan aktiivinen eräitä kasvaintyyppejä vastaan.

Lähteet

Lyaasit