리불로스 5-인산 3-에피머화효소

3. 패밀리

리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 크게 두 가지 단백질 패밀리로 분류할 수 있다. 먼저, 이 효소는 이성질화효소 계열에 속하며, 그중에서도 특히 탄수화물과 그 유도체에 작용하는 라세미화효소와 에피머화효소로 분류된다.^[22][5] 또한, 단백질 입체구조 분류 데이터베이스(SCOP)는 이 에피머화효소가 속하는 "리불로스 인산 결합" 슈퍼패밀리를 정의했다.^[22][5] 이 슈퍼패밀리에는 리불로스 5-인산 3-에피머화효소 외에도 5'-일인산 탈카복실화효소(OMPDC)와 3-케토-1-굴론산 6-인산 탈카복실화효소(KGPDC)가 포함된다.

4. 구조

결정학적 연구에 따르면 리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 용액 내에서 동종이량체로 존재한다.^[6][7] 또한, 이 효소는 (β/α)₈ 삼탄당 인산 이성질화효소 (TIM) 배럴 구조로 접히며, 이 구조에는 여러 루프가 포함되어 있다.^[2] TIM 배럴의 핵심부는 중앙 β-시트를 구성하는 8개의 평행한 가닥으로 이루어져 있으며, 연속된 가닥 사이에는 α-나선이 위치한다.^[19] 이 구조의 루프는 기질 특이성을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 특히, α6 나선과 β6 가닥을 연결하는 루프는 기질이 결합할 때 활성 부위를 덮는 것으로 알려져 있다.^[2][19]

리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 기능을 위해 보조 인자가 필요한 금속 효소이며, 각 소단위체당 하나의 2가 금속 양이온과 결합한다.^[8][25] 이 효소는 주로 Zn²⁺를 사용하여 촉매 작용을 수행하지만, Co²⁺나 Mn²⁺도 사용할 수 있다.^[2][19] 그러나 RPE 유전자에 의해 암호화되는 사람의 리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 주로 Fe²⁺와 결합하여 촉매 작용을 한다는 점에서 차이가 있다. 이 Fe²⁺는 팔면체 형태로 배위되어 반응 중간체인 2,3-엔다이올레이트를 안정화시키는 역할을 한다.^[2][19]

2007년 말을 기준으로, 이 효소 종류에 대해 4개의 3차 구조가 밝혀졌으며, PDB 등록 코드는 1H1Y, 1H1Z, 1RPX, 1TQJ이다.

4. 1. 활성 부위

5. 메커니즘

6. 기능

리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 오탄당 인산 경로, 오탄당과 글루콘산 간의 상호전환, 탄소 고정의 3가지 대사 경로에 참여한다.

6. 1. 캘빈 회로

6. 2. 오탄당 인산 경로

7. 진화

많은 리불로스 5-인산 3-에피머화효소 유사체들의 구조는 결정학 연구를 통해 밝혀졌다.^{[31][32][14][15]} 이 효소는 캘빈 회로와 오탄당 인산 경로에서 중요한 역할을 하기 때문에 전체적인 구조가 잘 보존되어 있다. 진화적으로 거리가 먼 생물들의 서열을 비교했을 때에도 50% 이상의 유사성이 관찰된다.^[33][16] 그러나 많은 분자 간 상호작용에 관여하는 단백질 이량체 계면에 위치한 아미노산이 반드시 보존되는 것은 아니다. "리불로스 인산 결합" 슈퍼패밀리의 구성원은 조상의 (β/α)₈ 배럴로부터 발산 진화한 결과로 여겨진다.^[22][5]

8. 약물 표적화 및 말라리아

원생생물인 열대열 말라리아 원충(''Plasmodium falciparum'')은 말라리아의 주요 원인체이다.^[17] 리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 말라리아 원충의 증식에 필수적인 시킴산 경로에 관여한다.^[34][17] 이 효소는 리불로스 5-인산을 자일룰로스 5-인산으로 전환시킨다.^[34] 생성된 자일룰로스 5-인산은 리보스 5-인산과 함께 트랜스케톨레이스에 의해 글리세르알데하이드 3-인산과 세도헵툴로스 7-인산으로 전환되고, 이어서 트랜스알돌레이스에 의해 에리트로스 4-인산과 과당 6-인산으로 전환된다.^[34] 시킴산 경로에서는 에리트로스 4-인산을 기질로 사용하여 코리슴산을 합성한다.^[34][17] 리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 ''열대열 말라리아 원충''이 에리트로스 4-인산을 기질로 사용할 수 있게 해준다.^[17] 따라서 시킴산 경로에서의 중요한 역할 때문에 리불로스 5-인산 3-에피머화효소는 항말라리아제 개발을 위한 잠재적인 약물 표적으로 주목받고 있다.^[34][17]

참조

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_[6] 논문 D-Ribulose-5-phosphate 3-epimerase: cloning and heterologous expression of the spinach gene, and purification and characterization of the recombinant enzyme 1998-09
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