seriini ja glysiini
seriini on kysteiinin, selenokysteiinin, tryptofaanin, glysiinin ja fosfolipidien esiaste. Glysiini on puriinien, pyridoksaalin ja hemiä sisältävien yhdisteiden esiaste. Glysiinin synteesissä ja pilkkoutumisessa syntyy C1-yksiköitä, joita tarvitaan puriinien, tymiinin, metioniinin ja pantotenaatin synteesiin sekä initiaattori trnametin formylointiin. Seriini-glysiini-reitin on arvioitu muodostavan noin 15% glukoosin kasvattamien solujen assimiloimasta hiilestä. Seriini ja glysiini inhiboivat glutamiinisyntetaasia. Perusteluna tällaiselle säätelylle lienee puriinisynteesi. Puriinisynteesi vaatii seriiniä, glysiiniä, C1-yksiköitä ja glutamiinia. Korkea seriini ja glysiini voivat viitata puriinin riittävyyteen ja glutamiinin vähäisempään tarpeeseen puriinisynteesissä. Lähes puolet syntetisoidusta glutamiinista käytetään puriinisynteesissä, jos glutamiinia ei käytetä glutamaattisynteesissä. Seriini inhiboi myös isoleusiinin synteesissä tarvittavia homoseriinidehydrogenaasi I: tä ja treoniinideaminaasia sekä metioniinisynteesin kolmatta entsyymiä.
glykolyyttisen välituotteen 3-fosfoglyseraatin nad-riippuvainen hapetus käynnistää seriinisynteesin pääreitin (Kuva 7). Syntyvään tuotteeseen, 3-fosfohydroksipyruvaattiin, lisätään typpeä glutamaatista riippuvaisella transaminaatiolla, jolloin muodostuu 3-fosfoseriiniä. Tämän jälkeen 3-fosfoseriinin defosforylaatio tuottaa seriiniä. Seriinihydroksimetyylitransferaasi (SHMT) katalysoi seriinin palautuvaa muuntumista glysiiniksi ja C1-kantajan N5, N10-metyleenitetrahydrofolaatin muodostumista tetrahydrofolaatista. Glysiinin oksidatiivinen pilkkoutuminen glysiinin pilkkoutumisentsyymijärjestelmän (GCV) avulla tuottaa toisen molekyylin N5, N10-metyleenitetrahydrofolaatin sekä ammoniakin ja CO2: n. Tämä entsyymi voi vaikuttaa tarpeettomalta, mutta GCV: n vajavaiset mutantit erittävät glysiiniä, mikä viittaa siihen, että se on aktiivinen. GCV on neljän eri polypeptidin muodostama kompleksi.
Kuva 7. Seriinin, glysiinin ja kysteiinin ja sulfaatin assimilaation synteesi. Entsyymiaktiivisuuden efektorit ja kofaktorivaatimukset ovat väylien alla. Inhiboivat yhdisteet ovat suluissa. Transkriptiokontrollin efektorit ovat reittien yläpuolella. Repressorit ovat suluissa, kun taas aktivaattorit eivät. Lrp / (leu) osoittaa, että Lrp on transkriptioaktivaattori, ja leu estää tämän aktivoinnin. & lt; > ilmoittaa stabiilisuuden edellyttämät yhdisteet. C1-THF, N5,N10-metyleenitetrahydrofolaatti; GLT, glutamaatti; aKG, α-ketoglutaraatti; NAS, n-asetyyliseriini; PPI, epäorgaaninen pyrofosfaatti; PXP, pyridoksaalifosfaatti; THF, tetrahydrofolaatti.
Shmt: stä puuttuvat mutantit vaativat glysiiniä, minkä vuoksi 3-fosfoglyseraatti on glysiinin pääasiallinen lähde. Treoniinin hajoamisreitin dehydrogenaasireitillä syntyy myös seriiniä ja glysiiniä. Treoniini hajoaa kahdessa vaiheessa asetyyli-CoA: ksi ja glysiiniksi (Kuva 7, toinen rivi). Seriini syntyy GCV: n yhteisvaikutuksesta, joka tuottaa C1-yksikön, ja shmt-reaktion käänteisvaikutuksesta, joka kuluttaa C1-yksikön (Kuva 7, ylin rivi). Tämä reitti on aktiivinen vain hiilirajoitetun kasvun aikana kaikkien kolmen haaraketjuisen aminohapon ja arginiinin läsnä ollessa. Edellinen todennäköisesti lisää solunsisäistä treoniinia, kun taas arginiinin toiminta ei ole ilmeistä.
seriini estää useiden entsyymien toimintaa, mikä viittaa siihen, että seriinin solunsisäinen pitoisuus on tiukasti säädelty. Seriini estää allosteerisesti 3-fosfoglyseraattidehydrogenaasia, joka on tärkein seriinireitin entsyymi. Seriini, glysiini tai C1-metabolian tuotteet eivät vaikuta tämän reitin minkään muun entsyymin toimintaan. Sen sijaan transkription säätely on monimutkainen ja vain osittain ymmärrettävä. C1: n riittävyyden aistii homokysteiinin ja S-adenosyylimetioniinin välinen tasapaino. Nämä anturit ohjaavat SHMT-synteesiä metr: n, aktivaattorin, joka sitoo homokysteiiniä (C1-puutoksen anturi), ja metj: n, repressorin, joka sitoo S-adenosyylimetioniinia (C1-ylimäärän anturi) ja ohjaa MetR-synteesiä. Myös muut C1-yksiköitä vaativat tuotteet tukahduttavat tämän reitin entsyymejä. Puriinit hypoksantiini ja guaniini sitovat kehrää, joka sitten tukahduttaa SHMT ja GCV. Gcva-GcvR-kompleksi tukahduttaa GCV-synteesin. Glysiini aiheuttaa gcvr: n dissosiaatiota ja GcvA-glysiinikompleksi aktivoi transkription. CRP-cAMP voi myös kumota GcvA-GcvR: n toteuttamat tukahduttamistoimet. Näiden säätelijöiden lisäksi myös leusiiniin reagoiva proteiini Lrp ohjaa näitä geenejä. Leusiinin puuttuessa Lrp pyrkii suosimaan seriinin ja glysiinin synteesin ensisijaista reittiä. LRP leusiinin kanssa vähentää primaarista reittiä, lisää sekundaarista seriinisynteesireittiä eli treoniinidehydrogenaasireittiä treoniinikataboliassa ja lisää seriinikataboliaa. Lopuksi typen rajoittaminen ja Ntr-vasteen säätäjät repressoivat 3-fosfoglyseraattidehydrogenaasin, joka oletettavasti alentaa seriinipitoisuutta ja estää glutamiinisyntetaasin seriinin inhibition, kun sen ensisijainen tehtävä on ammoniakin Assimilaatio.
seriinitoksisuuden vuoksi hajoavat entsyymit saattavat edistää solunsisäisen seriinipitoisuuden ylläpitämistä. Seriinikatabolian ensisijaiset entsyymit ovat seriinideaminaasit / dehydrataasit. E. coli sisältää kolmea erillistä seriinideaminaasia ja kolmella muulla entsyymillä on seriinideaminaasiaktiivisuus sekundaarireaktiona. Näiden entsyymien säätely on hämmästyttävän monimutkaista. Menemättä yksityiskohtiin on huomattava, että seriini voidaan hajottaa ainoana hiililähteenä, mutta vain leusiinin tai glysiinin läsnä ollessa, jota tarvitaan katabolisten entsyymien induktioon. Glysiiniä voidaan hyödyntää ainoana typen lähteenä. Reittiin liittyy GCV, seriinin muodostuminen SHMT: n avulla ja seriinin myöhempi katabolia.