醯胺基磷酸核醣苷基轉移酶

醯胺基磷酸核醣苷基轉移酶
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EC編號	2.4.2.14
CAS號	9031-82-7
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基因本體	AmiGO / EGO
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PPAT
識別號
別名	PPAT；, ATASE, GPAT, PRAT, phosphoribosyl pyrophosphate amidotransferase, Amidophosphoribosyltransferase
外部ID	OMIM：172450 MGI：2387203 HomoloGene：68272 GeneCards：PPAT
為以下藥物的標靶
	硫唑嘌呤、mercaptopurine hydrate
基因位置（人類）
染色體	4號染色體
終止	56,435,615 bp
基因位置（小鼠）
染色體	小鼠5號染色體
終止	77,099,425 bp
基因本體
分子功能	• 金屬離子結合; • 轉移酶活性; • 催化活性; • iron-sulfur cluster binding; • glycosyltransferase activity; • 4 iron, 4 sulfur cluster binding; • amidophosphoribosyltransferase activity;
細胞組分	• 細胞質基質;
生物學過程	• glutamine metabolic process; • 'de novo' IMP biosynthetic process; • animal organ regeneration; • cellular response to insulin stimulus; • purine nucleobase biosynthetic process; • maternal process involved in female pregnancy; • 代謝; • nucleoside metabolic process; • 腎的發生; • ribose phosphate metabolic process; • purine nucleotide biosynthetic process; • glutamine catabolic process; • protein homotetramerization; • 哺乳; • purine ribonucleoside monophosphate biosynthetic process; • G1/S transition of mitotic cell cycle;
	Sources:Amigo / QuickGO
直系同源
	5471
	231327
	ENSG00000128059
	ENSMUSG00000029246
	Q06203
	Q8CIH9
	NM_002703
	NM_172146
	NP_002694
	NP_742158
	維基資料
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醯胺基磷酸核醣苷基轉移酶（英語：amidophosphoribosyltransferase，簡寫：ATase），也稱為麩醯胺酸磷酸核醣苷基焦磷酸醯胺基轉移酶 (英語：glutamine phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase，簡寫：GPAT)，是一種利用來自麩醯胺酸側鏈的胺基團催化5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）轉化為5-磷酸核糖-1-胺（PRA）的酶。這是從頭合成嘌呤的關鍵步驟。在人類中，它由 PPAT（磷酸核糖焦磷酸胺基轉移酶）基因編碼。^[6]^[7]ATase是嘌呤/嘧啶磷酸核醣苷基轉移酶（PRTase）家族的成員。

結構核功能

該酶由兩個結構域組成：通過水解從麩醯胺酸產生氨的麩醯胺酸酶結構域和將氨與核糖-5-磷酸結合的磷酸核醣苷基轉移酶結構域。^[8]酶的兩個活性位點之間的協調使其具有特殊的複雜性。

麩醯胺酸酶結構域與其他N端親核體 (Ntn) 水解酶如胺甲醯磷酸合成酶 (CPSase) 同源。所有Ntn醯胺基轉移酶序列中的九個不變殘基在關鍵的催化、受質結合或結構發揮作用。末端半胱胺酸殘基在反應的第一部分充當親核試劑，類似於催化三聯體的半胱胺酸。^[8]^[9]游離的N末端充當鹼基以活化親核試劑並使水解反應中的離去基團（在這種情況下為氨）質子化。催化位點的另一個關鍵方面是催化反應中間體的氧陰離子空穴，如下面的機制所示。^[10]

PRTase結構域與參與嘌呤核苷酸合成和再利用路徑的許多其他PRTase同源。所有PRTase都涉及通過各種親核體置換PRPP中的焦磷酸鹽。^[11] ATase是唯一具有氨作為親核體的PRTase。^[8]PRPP中的焦磷酸鹽是一個極好的離去基團，因此幾乎不需要化學助劑來促進催化。相反，酶的主要功能似乎是將反應物適當地聚集在一起並防止錯誤的反應，例如水解。^[8]

除了具有各自的催化能力外，這兩個結構域還相互協調，以確保由麩醯胺酸產生的所有氨都轉移到PRPP，並且除氨外沒有其他親核體攻擊PRPP。這主要通過阻止氨的形成直到PRPP結合併將氨引導至PRTase活性位點來實現。^[8]

PRPP對酶的初始活化是由「麩醯胺酸環」中的構象變化引起的，該環重新定位以能夠接受麩醯胺酸。這導致麩醯胺酸結合的K_m值高出200倍。^[12]一旦麩醯胺酸與活性位點結合，進一步的構象變化會將位點帶入酶，使其無法進入。^[8]

這些構象變化還導致20Å長的氨通道的形成，這是這種酶最顯著的特徵之一。該通道沒有任何氫鍵位點，以確保氨從一個活性位點輕鬆擴散到另一個活性位點。該通道確保從麩醯胺酸釋放的氨到達PRTase催化位點，並且它與CPSase中的通道不同，^[13]它是疏水的而不是極性的，是暫時的而不是永久的。^[8]

反應機制

ATase催化機制的前半部分發生在麩醯胺酸酶結構域活性位點。催化半胱胺酸對受質進行親核攻擊以形成醯基酶中間體，該中間體通過水解分解。第三步產生氨，用於機制的後半部分。

ATase催化機制的後半部分發生在磷酸核醣苷基轉移酶結構域活性位點。在反應的前半部分釋放的氨取代了PRPP中的焦磷酸鹽，產生了磷酸核醣苷基胺。一個酪胺酸殘基穩定了過渡態並允許反應發生。

ATase催化的總反應如下：

PRPP + 麩醯胺酸 → PRA + 麩胺酸 + PPi

在酶內，反應被分解成兩個半反應，發生在不同的活性位點：

麩醯胺酸 → NH
3 + 麩胺酸
PRPP + NH
3 → PRA + PPi

該機制的第一部分發生在麩醯胺酸酶結構域的活性位點，並通過水解從麩醯胺酸中釋放出一個胺基團。第一個反應釋放的氨然後通過20Å通道轉移到磷酸核醣苷基轉移酶結構域的活性位點，然後與PRPP結合形成PRA。

調節

在反饋抑制的一個例子中，ATase主要受到嘌呤合成途徑的終產物AMP、GMP、ADP和GDP的抑制。^[8]來自同型四聚體的每個酶亞基具有這些抑制劑的兩個結合位點。異位（A）位點與PRPP的核糖-5-磷酸位點重疊，而催化（C）位點與PRPP的焦磷酸位點重疊。^[8]特定核苷酸對與兩個位點的配對導致協同抑制比加性抑制更強。^[8]^[14]^[15]抑制通過酶的結構變化發生，其中柔性麩醯胺酸環被鎖定在開放位置，從而阻止PRPP的結合。^[8]

由於PRA的化學不穩定性，其在pH7.5和37°C下的半衰期為38秒，研究人員提出該化合物是在體內從醯胺基磷酸核醣苷基轉移酶引導至GAR合成酶。^[16]

圖集

參考文獻

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