2016年3月11日 星期五

烏頭酸酶(Aconitase)

烏頭酸酶催化克氏循環其中一個步驟,將檸檬酸(Citric acid)轉變成異檸檬酸(Isocitric acid),之所以叫做烏頭酸酶是因為這個轉變過程的中間產物是順烏頭酸(Aconitic acid),反應見下圖(圖片來自維基百科)。

 --(失去一個水)-->  --(得到一個水)--> 

檸檬酸 --(失去一個水)--> 順烏頭酸 --(得到一個水)--> 異檸檬酸

在催化的活性位置有個 Fe-S cluster(iron-sulfur cluster, 下圖中間stick部分),整個酵素在催化的時候結構幾乎沒有什麼改變。以蛋白質資料庫上的 1FGH 為例子,用PyMOL畫出

Aconitase with 4-hydroxy-trans-aconitate
Aconitase with 4-hydroxy-trans-aconitate


這個結構是在研究fluoroacetate和fluorocitrate產生代謝毒性的原因:此兩種分子會緊緊地和烏頭酸酶結合在一起,使得烏頭酸酶沒辦法繼續和本來應該作用的分子作用。

PDB-101上面的文章《Aconitase and Iron Regulatory Protein 1》介紹了烏頭酸酶與Iron regulatory protein 1之間奇妙的關聯性。看名字(研究團隊不同,根據功能給了不一樣的名字)這兩個應該是不一樣的蛋白質,但分析其氨基酸序列卻發現幾乎是一樣的。當細胞中鐵的含量足夠時,此酵素執行克氏循環的功能; 當細胞中鐵含量過低,導致iron-sulfur cluster無法產生的時候,這個蛋白質會打開,去抓取某些特殊的mRNA,這些mRNA有些會製造ferritin(一種儲存鐵離子的容器)的某些部分、有些會去結合transferrin receptor的mRNA。在此情況下,一方面可以減少ferritin的生產,也就是說減少鐵離子的儲存; 一方面,可以加速transferrin receptor的製造,讓更多的的製造,讓細胞可以從血液中抓到更多的transferrin,也就是說抓到更多鐵離子。

同一個蛋白質卻擁有兩種完全不一樣的功能

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