szerin és glicin
a szerin a cisztein, szelenocisztein, triptofán, glicin és foszfolipidek prekurzora. A glicin a purinok, a piridoxál és a hem-tartalmú vegyületek prekurzora. A glicin szintézise és hasítása C1 egységeket generál, amelyek szükségesek a purinok, timin, metionin és pantotenát szintéziséhez, valamint az iniciátor trnamet formilezéséhez. A szerin-glicin útvonal becslések szerint a glükóz által termelt sejtek által asszimilált szén körülbelül 15%-át teszi ki. A szerin és a glicin gátolja a glutamin szintetázt. Az ilyen szabályozás indoklása valószínűleg magában foglalja purinszintézis. A purinszintézishez szerin, glicin, C1 egység és glutamin szükséges. A magas szerin és glicin purin elégségre utalhat, és a purinszintézishez szükséges glutamin iránti igény csökken. A szintetizált glutamin csaknem felét purinszintézisre használják, ha a glutamint nem használják glutamát szintézisre. A szerin gátolja a homoserin dehidrogenáz I-t és a treonin deaminázt is, amelyek az izoleucin szintéziséhez szükségesek, valamint a metionin szintézis harmadik enzimét.
a glikolitikus közbenső 3-foszfoglicerát NAD-függő oxidációja elindítja a szerinszintézis fő útját (7.ábra). A kapott termékhez, a 3-foszfohidroxi-piruváthoz nitrogént adunk glutamátfüggő transzaminálással, így 3-foszfozerint képezve. A 3-foszfozerin defoszforilezése ezután szerint termel. A szerin-hidroxi-metil-transzferáz (SHMT) katalizálja a szerin reverzibilis átalakulását glicinné és a C1 hordozó N5, N10-metilén-tetrahidrofolát képződését tetrahidrofolátból. A glicin oxidatív hasítása a glicin hasító enzimrendszer (GCV) által egy második N5 molekulát, N10-metilén-tetrahidrofolátot, valamint ammóniát és CO2-t eredményez. Ez az enzim szükségtelennek tűnhet, de a GCV-ben hiányos mutánsok kiválasztják a glicint, ami azt jelenti, hogy aktív. A GCV négy különböző polipeptid komplexe.
7. ábra. Szerin, glicin, cisztein és szulfát asszimiláció szintézise. Az enzimaktivitás effektorai és a kofaktor követelmények az utak alatt vannak. A gátló vegyületek zárójelben vannak. A transzkripciós kontroll effektorai az utak felett vannak. A represszorok zárójelben vannak, míg az aktivátorok nem. Az Lrp / (leu) azt jelzi, hogy az Lrp transzkripciós aktivátor, a leu pedig megakadályozza ezt az aktiválást. & lt; & gt; a stabilitáshoz szükséges vegyületeket jelöli. C1-THF, N5, N10-metilén-tetrahidrofolát; GLT, glutamát; aKG, KB-ketoglutarát; NAS, N-acetil-szerin; PPI, szervetlen pirofoszfát; PxP, piridoxál-foszfát; THF, tetrahidrofolát.
az SHMT-ben hiányos mutánsok glicint igényelnek, ami azt jelenti, hogy a 3-foszfoglicerát a glicin fő forrása. A treonin lebomlásának dehidrogenáz útja szerint és glicint is termel. A treonin két lépésben acetil-CoA-ra és glicinre bomlik (7.ábra, második vonal). A szerint a GCV kombinált hatásaiból állítják elő, amely C1 egységet hoz létre, valamint az SHMT reakció megfordítását, amely a C1 egységet fogyasztja (7.ábra, felső sor). Ez az útvonal csak korlátozott szén-dioxid-növekedés esetén aktív mindhárom elágazó láncú aminosav és arginin jelenlétében. Az előbbi valószínűleg növeli az intracelluláris treonint, míg az arginin funkciója nem nyilvánvaló.
a szerin gátolja számos enzim aktivitását, ami arra utal, hogy a szerin intracelluláris koncentrációja szorosan szabályozott. A szerin alloszterikusan gátolja a 3-foszfoglicerát-dehidrogenázt, a fő szerin útvonal első enzimét. A szerin, a glicin vagy a C1 metabolizmus termékei nem befolyásolják ezen út bármely más enzimének aktivitását. Ezzel szemben a transzkripciós szabályozás összetett és csak részben érthető. A C1 elégségét a homocisztein egyensúlya érzékeli S-adenozil-metionin. Ezek az érzékelők szabályozzák az SHMT szintézist a MetR-en keresztül, amely egy aktivátor, amely megköti a homociszteint (a C1-hiány érzékelője), és a MetJ-t, egy represszort, amely megköti az S-adenozil-metionint (a C1-felesleg érzékelője), és szabályozza a MetR szintézisét. Más termékek, amelyek C1 egységet igényelnek, szintén elnyomják ennek az útnak az enzimeit. A purinok hipoxantin és guanin kötődnek PurR, amely aztán elnyomja SHMT és GCV. A gcva-GcvR komplex elnyomja a GCV szintézisét. A glicin a GcvR disszociációját okozza, a gcva-glicin komplex pedig aktiválja a transzkripciót. A CRP-cAMP visszafordíthatja a gcva-GcvR általi elnyomást is. Ezen szabályozók mellett a leucin-reagáló fehérje, az Lrp is szabályozza ezeket a géneket. Az Lrp leucin hiányában a szerin és a glicin szintézis elsődleges útvonalát részesíti előnyben. Az Lrp leucinnal csökkenti az elsődleges útvonalat, növeli a szekunder szerin szintézis utat, vagyis a treonin katabolizmus treonin dehidrogenáz útját, növeli a szerin katabolizmust. Végül a nitrogénkorlátozás és az Ntr válaszszabályozók elnyomják a 3-foszfoglicerát-dehidrogenázt, amely feltehetően csökkenti a szerin koncentrációját és megakadályozza a glutamin-szintetáz szerin gátlását, ha elsődleges funkciója az ammónia asszimiláció.
a szerin toxicitása miatt a lebontó enzimek hozzájárulhatnak az intracelluláris szerin koncentráció fenntartásához. A szerin katabolizmus elsődleges enzimei a szerin-deaminázok / dehidratázok. Az E. coli három különböző szerin-deaminázt tartalmaz, és három másik enzim másodlagos reakcióként szerin-deamináz aktivitást mutat. Ezen enzimek szabályozása meglepően összetett. Anélkül, hogy részleteznénk, meg kell jegyezni, hogy a szerin lebontható egyedüli szénforrásként, de csak leucin vagy glicin jelenlétében, amely a katabolikus enzimek indukciójához szükséges. Glicin lehet használni, mint egyetlen nitrogén forrás. Az út magában foglalja a GCV-t, a szerin képződését az SHMT által, majd a szerin katabolizmusát.