EPSP-Synthase - EPSP synthase
| EPSP-Synthase (3-Phosphoshikimat-1-carboxyvinyltransferase) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 EPSP-Synthase mit Shikimat-Liganden.
| |||||||||
| Bezeichner | |||||||||
| EG-Nr. | 2.5.1.19 | ||||||||
| CAS-Nr. | 9068-73-9 | ||||||||
| Datenbanken | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-Ansicht | ||||||||
| BRENDA | BRENDA-Eintrag | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-Ansicht | ||||||||
| KEGG | KEGG-Eintrag | ||||||||
| MetaCyc | Stoffwechselweg | ||||||||
| PRIAM | Profil | ||||||||
| PDB- Strukturen | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Gen-Ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| EPSP-Synthase (3-Phosphoshikimat-1-carboxyvinyltransferase) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Banddiagramm der EPSP-Synthase
| |||||||||
| Bezeichner | |||||||||
| Symbol | EPSP_synthase | ||||||||
| Pfam | PF00275 | ||||||||
| InterPro | IPR001986 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00097 | ||||||||
| SCOP2 | 1eps / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat ( EPSP ) -Synthase ist ein Enzym, das von Pflanzen und Mikroorganismen produziert wird . EPSPS katalysiert die chemische Reaktion :
- Phosphoenolpyruvat (PEP) + 3-Phosphoshikimat (S3P) ⇌ Phosphat + 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat (EPSP)
So sind die beiden Substrate dieses Enzyms sind Phosphoenolpyruvat (PEP) und 3-phospho- Shikimat , während seine beiden Produkte sind Phosphat und 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat.
Dieses Enzym kommt in Tieren nicht vor und stellt daher ein attraktives biologisches Ziel für Herbizide wie Glyphosat dar . Eine Glyphosat-resistente Version dieses Gens wurde in gentechnisch veränderten Pflanzen verwendet .
Nomenklatur
Das Enzym gehört zur Familie der Transferasen , insbesondere derjenigen , die andere Aryl- oder Alkylgruppen als Methylgruppen übertragen. Der systematische Name dieser Enzymklasse lautet Phosphoenolpyruvat:3-Phosphoshikimat-5- O- (1-carboxyvinyl)-transferase . Andere gebräuchliche Namen sind:
- 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase,
- 3-Enolpyruvylshikimat-5-Phosphat-Synthase,
- 3-Enolpyruvylshikiminsäure-5-phosphat-Synthetase,
- 5'-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase,
- 5-Enolpyruvyl-3-phosposhikimat-Synthase,
- 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthetase,
- 5-Enolpyruvylshikimat-3-Phosphorsäure-Synthase,
- Enolpyruvylshikimatphosphat-Synthase und
- 3-Phosphoshikimat-1-carboxyvinyltransferase.
Struktur
EPSP-Synthase ist ein monomeres Enzym mit einer Molekülmasse von etwa 46.000. Es besteht aus zwei Domänen, die durch Proteinstränge verbunden sind. Dieser Strang fungiert als Scharnier und kann die beiden Proteindomänen näher zusammenbringen. Wenn ein Substrat an das Enzym bindet, bewirkt die Ligandenbindung, dass sich die beiden Teile des Enzyms im aktiven Zentrum um das Substrat herum festklemmen.
EPSP-Synthase wurde entsprechend der Glyphosat-Sensitivität in zwei Gruppen eingeteilt. Das Enzym der Klasse I, das in Pflanzen und einigen Bakterien enthalten ist, wird bei niedrigen mikromolaren Glyphosatkonzentrationen gehemmt, während das Enzym der Klasse II, das in anderen Bakterien vorkommt, gegen eine Hemmung durch Glyphosat resistent ist.
Shikimat-Pfad
EPSP-Synthase ist über den Shikimat-Weg in Bakterien, Pilzen und Pflanzen an der Biosynthese der aromatischen Aminosäuren Phenylalanin , Tyrosin und Tryptophan beteiligt . EPSP-Synthase wird nur von Pflanzen und Mikroorganismen produziert; das dafür kodierende Gen befindet sich nicht im Säugetiergenom. Die Darmflora einiger Tiere enthält EPSPS.
Reaktion
EPSP - Synthase katalysiert die Reaktion , die Shikimat-3-phosphat und Phosphoenolpyruvat bis 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat (EPSP) mittels eines wandelt Acetal -ähnlichen tetraedrischen Zwischen . Basische und Aminosäuren im aktiven Zentrum sind an der Deprotonierung der Hydroxylgruppe von PEP bzw. an den Protonenaustauschschritten der tetraedrischen Zwischenstufe selbst beteiligt.
Studien der Enzymkinetik für diese Reaktion haben die spezifische Sequenz und Energetik jedes Schritts des Prozesses bestimmt.
Herbizidziel
EPSP-Synthase ist das biologische Ziel für das Herbizid Glyphosat. Glyphosat ist ein kompetitiver Inhibitor von PEP, der als Übergangszustandsanalogon wirkt , das fester an den EPSPS-S3P-Komplex als PEP bindet und den Shikimatweg hemmt . Diese Bindung führt zu einer Hemmung der Katalyse des Enzyms und unterbricht den Stoffwechselweg. Dies führt schließlich zum Tod des Organismus aufgrund des Mangels an aromatischen Aminosäuren, die der Organismus zum Überleben benötigt.
Eine Version des Enzyms, die sowohl gegen Glyphosat resistent als auch effizient genug war, um ein ausreichendes Pflanzenwachstum zu fördern, wurde von Monsanto- Wissenschaftlern nach vielen Versuchen und Irrtümern in einem Agrobacterium- Stamm namens CP4 identifiziert , der in einer mit Abfall gefütterten Säule bei . überlebte eine Glyphosat-Produktionsanlage; Diese Version des Enzyms CP4 EPSPS wurde in mehrere gentechnisch veränderte Pflanzen manipuliert .
Verweise
Weiterlesen
- Morell H, Clark MJ, Knowles PF, Sprinson DB (Jan 1967). "Die enzymatische Synthese von Chorisminsäure und Prephensäure aus 3-Enolpyruvylshikiminsäure 5-Phosphat" . Die Zeitschrift für biologische Chemie . 242 (1): 82–90. doi : 10.1016/S0021-9258(18)96321-0 . PMID 4289188 .
