Fruktosa-bisfosfat aldolase

Fruktosa-bifosfat aldolase (EC 4.1.2.13), selalunya sekadar aldolase, ialah enzim yang memangkinkan tindak balas berbalik yang membelah aldol, fruktosa 1,6-bisfosfat, kepada triosa fosfat, dihidroksiaseton fosfat (DHAP) dan gliseraldehid 3-fosfat (G3P). Aldolase juga boleh menghasilkan DHAP daripada (3S,4R)-ketosa 1-fosfat lain seperti fruktosa 1-fosfat dan sedoheptulosa 1,7-bisfosfat. Glukoneogenesis dan kitaran Calvin selaku laluan anabolik, mengguna pakai tindak balas terbalik. Glikolisis, sebuah laluan katabolik, menggunakan tindak balas hadapan. Aldolase dibahagikan kepada dua kelas mengikut mekanisme.

Perkataan aldolase juga merujuk secara am kepada mana-mana enzim yang melakukan tindak balas aldol (mencipta aldol) atau sebaliknya (memecahkan aldol), seperti asid sialik aldolase yang membentuk asid sialik.

 Mekanisme dan struktur 
Protein kelas I membentuk perantaraan bes Schiff terprotonasi yang menghubungkan lisina di tapak aktif yang sangat terpelihara dengan karbon karbonil di DHAP. Selain itu, sisa tirosina adalah penting untuk mekanisme ini sebagai penstabil penerima hidrogen. Protein kelas II menggunakan mekanisme berbeza yang mengutubkan kumpulan karbonil dengan kation divalen seperti Zn2+. Tagatosa-bisfosfat aldolase, protein operon galaktitolEscherichia coli, gatY, dan operon N-asetil galaktosamina operon, agaY ialah homolog kelas II. Dua sisa histidina di separuh pertama urutan homolog ini telah ditunjukkan terlibat dalam mengikat zink.

Subunit protein kedua-dua kelas masing-masing mempunyai domain α/β yang dilipat ke dalam balang TIM yang mengandungi tapak aktif. Beberapa subunit dipasang ke dalam protein lengkap. Kedua-dua kelas berkongsi identiti jujukan yang sedikit.

Dengan beberapa pengecualian, hanya protein kelas I telah ditemui dalam haiwan, tumbuhan dan alga hijau. Dengan beberapa pengecualian, hanya protein kelas II telah ditemui dalam kulat. Kedua-dua kelas telah ditemui secara meluas dalam eukariot lain serta dalam bakteria.Trung Hieu Pham, Shreesha Rao, Ta-Chih Cheng, Pei-Chi Wang, Shih-Chu Chen,
The moonlighting protein fructose 1,6-bisphosphate aldolase as a potential vaccine candidate against Photobacterium damselae subsp.  Kedua-dua kelas sering hadir bersama dalam organisma yang sama. Tumbuhan dan alga mempunyai aldolase plastid, kadangkala peninggalan endosimbiosis, sebagai tambahan kepada aldolase sitosol biasa. Aldolas/fosfatase fruktosa-bisfosfat dwifungsi dengan mekanisme kelas I telah ditemui secara meluas dalam arkea dan dalam beberapa bakteria. Tapak aktif aldolase arkea ini juga menetap dalam tong TIM.

 Dalam glukoneogenesis dan glikolisis 
Glukoneogenesis dan glikolisis berkongsi satu siri enam tindak balas boleh balik. Dalam glukoneogenesis, gliseraldehid-3-fosfat diturunkan menjadi fruktosa 1,6-bifosfat dengan aldolase. Dalam glikolisis, fruktosa 1,6-bifosfat dibelah menjadi gliseraldehid-3-fosfat dan fosfat dihidroksiaseton melalui penggunaan aldolase. Aldolase yang digunakan dalam glukoneogenesis dan glikolisis ialah protein sitoplasma.

Tiga bentuk protein kelas I terdapat dalam vertebrata . Aldolase A lebih cenderung hadir dalam otot dan otak; aldolase B dalam hati, buah pinggang dan enterosit; dan aldolase C dalam otak. Aldolase A dan C terlibat terutamanya dalam glikolisis, manakala aldolase B terlibat dalam kedua-dua glikolisis dan glukoneogenesis. Sesetengah kecacatan dalam aldolase B menyebabkan intoleransi fruktosa keturunan. Metabolisme fruktosa bebas dalam hati mengeksploitasi keupayaan aldolase B untuk menggunakan fruktosa 1-fosfat sebagai substrat. Fruktosa-bifosfat aldolase/fosfatase arkea mungkin terlibat dalam glukoneogenesis kerana produknya ialah fruktosa 6-fosfat.

 Dalam kitaran Calvin 
Kitaran Calvin ialah laluan penetapan karbon; ia merupakan sebahagian daripada fotosintesis yang menukar karbon dioksida dan sebatian lain kepada glukosa. Kitara ini dan glukoneogenesis berkongsi satu siri empat tindak balas berbalik. Dalam kedua-dua laluan, 3-fosfogliserat (3-PGA atau 3-PG) dikurangkan kepada fruktosa 1,6-bifosfat dengan aldolase memangkinkan tindak balas terakhir. Tindak balas kelima, dimangkinkan dalam kedua-dua laluan oleh fruktosa 1,6-bisfosfatase, menghidrolisiskan fruktosa 1-6-bifosfat kepada fruktosa 6-fosfat dan fosfat bukan organik. Penurunan besar dalam tenaga bebas menjadikan tindak balas ini tidak dapat diterbalikkan. Dalam kitaran Calvin, aldolase juga memangkinkan pengeluaran sedoheptulosa 1,7-bifosfat daripada DHAP dan eritrosa 4-fosfat. Produk utama kitaran Calvin ialah triosa fosfat (TP) yang merupakan campuran DHAP dan G3P, dan fruktosa 6-fosfat. Kedua-duanya juga diperlukan untuk menjana semula RuBP. Aldolase yang digunakan oleh tumbuhan dan alga dalam kitaran Calvin biasanya merupakan protein sasaran plastid yang dikodkan oleh gen nukleus.

 Reaksi 
Aldolase memangkinkan

 fruktosa 1,6-bifosfat ⇌ DHAP + G3P

dan juga

 sedoheptulosa 1,7-bifosfat ⇌ DHAP + eritrosa 4-fosfat
 fruktosa 1-fosfat ⇌ DHAP + gliseraldehid

Aldolase digunakan dalam bahagian glukoneogenesis/glikolisis boleh balik

 2(PEP + NADH + H+ + ATP + H2O) ⇌ fruktosa 1,6-bifosfat + 2(NAD+ + ADP + Pi)

Aldolase juga digunakan dalam bahagian kitaran Calvin yang dikongsi dengan glukoneogenesis, dengan hidrolisis fosfat tak boleh balik pada penghujungnya dimangkinkan oleh fruktosa 1,6-bisfosfatase.

 2( 3-PG + NADPH + H + + ATP + H2O) ⇌ fruktosa 1,6-bifosfat + 2(NADP + + ADP + Pi)
 fruktosa 1,6-bifosfat + H2O → fruktosa 6-fosfat + Pi

Dalam glukoneogenesis, 3-PG dihasilkan oleh enolase dan fosfogliserat mutase yang bertindak secara bersiri

 PEP + H 2 O ⇌ 2-PG ⇌ 3-PG

Dalam kitaran Calvin, 3-PG dihasilkan oleh RuBisCO

 RuBP + CO 2 + H 2 O → 2(3-PG)

G3P dihasilkan oleh fosfogliserat kinase yang bertindak secara bersiri dengan gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase (GAPDH) dalam glukoneogenesis, dan secara bersiri dengan gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase (NADP+) (berfosforilan) dalam kitaran Calvin.

 3-PG + ATP ⇌ 1,3-bifosfogliserat + ADP
 1,3-bifosfogliserat + NAD(P)H + H + ⇌ G3P + Pi + NAD(P)+

Isomerase triose-fosfat mengekalkan DHAP dan G3P dalam keseimbangan yang hampir, menghasilkan campuran yang dipanggil triosa fosfat (TP)

 G3P ⇌ DHAP

Oleh itu, kedua-dua DHAP dan G3P tersedia untuk aldolase.

 Sifat sampingan 
Aldolase juga telah terlibat dalam banyak fungsi "pencahayaan bulan" atau bukan pemangkin berdasarkan pertalian mengikatnya untuk banyak protein lain termasuk F-aktin, α-tubulin, dinein rantai ringan, WASP, penukar anion Jalur 3, fosfolipase D (PLD2), pengangkut glukosa GLUT4, inositol trisfosfat, V-ATPase dan ARNO (faktor pertukaran nukleotida guanina ARF6). Perkaitan ini dianggap sebahagian besarnya terlibat dalam struktur sel. Bagaimanapun, penglibatan dalam endositosis, pencerobohan parasit, penyusunan semula sitoskeleton, kemotilan sel, perdagangan dan kitar semula protein membran, transduksi isyarat dan pembahagian tisu telah diterokai.

 Rujukan 

 Pautan luar 


 Tolan Laboratory at Boston University

Kategori:Glikolisis
Kategori:Enzim glikolisis
Kategori:Liase
Kategori:Domain protein