6-Fosfoglukonolaktonase

6-Fosfoglukonolaktonase (EC 3.1.1.31, 6PGL, PGLS, nama sistematik 6-fosfo-D-glukono-1,5-lakton laktonohidrolase) ialah enzim sitosol yang terdapat dalam semua organisma yang memangkinkan hidrolisis 6-fosfo-fosfoglukonolakton kepada asid 6-fosfoglukonik dalam fasa oksidatif laluan pentosa fosfat:

 6-fosfo-D-glukono-1,5-lakton + H2 O = 6-fosfo-D-glukonat

Struktur tertier 6PGL menggunakan lipatan hidrolase α/β, dengan sisa tapak aktif berkumpul di gelung α-heliks. Berdasarkan struktur kristal enzim, mekanisme ini dicadangkan bergantung kepada pemindahan proton oleh sisa histidina dalam tapak aktif.  6PGL secara selektif memangkinkan hidrolisis δ-6-fosfoglukonolakton, dan tidak mempunyai aktiviti di isomer γ.

 Mekanisme 
Hidrolisis 6PGL terhadap 6-fosfoglukonolakton kepada asid 6-fosfoglukonik telah dicadangkan berlaku melalui pemindahan proton ke atom oksigen gelang O5, serupa dengan xilosa isomerase dan ribose-5-fosfat isomerase. Tindak balas bermula melalui serangan ion hidroksida pada ester C5. Bentuk perantara tetrahedron dan penyingkiran ikatan ester berikut, dibantu oleh pendermaan proton daripada sisa histidina tapak aktif. Sisa khusus yang mengambil bahagian dalam pemindahan proton mengelak penyelidik sehingga tahun 2009 kerana kajian struktur terdahulu menunjukkan dua kemungkinan konformasi substrat dalam tapak aktif yang meletakkan cincin oksigen proksimal O5 kepada sama ada arginina atau residu histidin. Simulasi dinamik molekul telah digunakan untuk mengetahui bahawa sisa yang menderma proton ialah histidina, dan sisa arginina hanya terlibat dalam penstabilan elektrik kumpulan fosfat bercas negatif. Penstabilan elektrik kompleks enzim-substrat juga berlaku di antara produk karboksilat dan amina tulang belakang sisa glisina di sekelilingnya.
tiada|thumb|711x711px| Mekanisme cadangan hidrolisis 6-fosfoglukonolakton oleh 6PGL.

 Struktur 
6PGL Homo sapiens wujud sebagai monomer dalam keadaan fisiologi sitosol, dan terdiri daripada 258 sisa asid amino dengan jumlah jisim molekul ~30 kDa. Struktur tertier enzim menggunakan lipatan hidrolase α/β, dengan kedua-dua helaian β selari dan antiselari dikelilingi oleh lapan heliks α dan lima heliks 310.  Kestabilan struktur tertier protein diperkukuh melalui jambatan garam antara asid aspartik dan residu arginina, dan daripada interaksi susunan rantai sisi aromatik. 6PGL yang diasingkan daripada Trypanosoma brucei didapati mengikat ion Zn2+ dalam peranan bukan pemangkin, tetapi ini tidak diperhatikan dalam organisma lain, termasuk Thermotoga maritima dan Vibrio cholerae.

 Fungsi 
6-Fosfoglukonolaktonase memangkinkan penukaran 6-fosfoglukonolakton kepada asid 6-fosfoglukonik, dengan kedua-dua merupakan molekul perantara dalam fasa oksidatif laluan pentosa fosfat, di mana glukosa ditukar kepada ribulosa 5-fosfat. Fasa oksidatif laluan pentosa fosfat membebaskan CO2 dan menghasilkan penjanaan dua molekul setara NADPH daripada NADP+. Produk akhir, ribulosa 5-fosfat, diproses selanjutnya oleh organisma semasa fasa bukan oksidatif laluan pentosa fosfat untuk mensintesis biomolekul termasuk nukleotida, ATP, dan koenzim A.

Enzim yang mendahului 6PGL dalam laluan pentosa fosfat, glukosa-6-fosfat dehidrogenase, secara eksklusif membentuk 6-fosfoglukonolakton dalam bentuk δ-isomer. Walau bagaimanapun, jika terkumpul, sebatian ini boleh menjalani penyusunan semula intramolekul untuk mengisomer menjadi bentuk γ yang lebih stabil yang tidak dapat dihidrolisiskan oleh 6PGL, dan tidak boleh meneruskan fasa bukan oksidatif laluan pentosa fosfat. Dengan menghidrolisis δ-isomer 6-fosfoglukonolakton secara cepat, 6PGL menghalang pengumpulannya dan pembentukan γ isomer susulan, seterusnya membazir sumber glukosa yang tersedia untuk sel. 6-fosfoglukonolakton juga terdedah kepada serangan daripada nukleofil intraselular, dibuktikan oleh α-N-6-pemfosfoglukonoilan protein His-tag yang diekspresikan dalam E. coli, dan hidrolisis cekap 6-fosfoglukonolakton oleh 6PGL menghalang pengumpulan lakton dan tindak balas toksik akibat daripada berlaku antara perantara lakton dan sel.

 Kepentingan klinikal 
Parasit malaria Plasmodium berghei dan Plasmodium falciparum telah ditunjukkan mengekspresikan enzim dwi-fungsi yang mempamerkan kedua-dua aktiviti glukosa-6-fosfat dehidrogenase dan 6-fosfoglukonolaktonase, membolehkannya memangkinkan dua langkah pertama laluan pentosa fosfat. Enzim dwifungsi ini telah dikenal pasti sebagai sasaran dadah buat parasit malaria, dan saringan tinggi perencat molekul kecil telah menghasilkan penemuan sebatian baru yang berpotensi boleh diterjemahkan kepada ubat antimalaria yang mujarab.

 Rujukan 

 Pautan luar 




Kategori:EC 3.1.1