serin og glycin
Serin er en forløber for cystein, selenocystein, tryptophan, glycin og phospholipider. Glycin er en forløber for puriner, pyridoksal og hæm-holdige forbindelser. Glycin syntese og spaltning generere C1 enheder, som er nødvendige for syntesen af puriner, thymin, methionin og pantothenat, og formylering af initiator tRNAMet. Serin-glycin-vejen er blevet estimeret til at tegne sig for omkring 15% af det kulstof, der er assimileret af glukosedyrkede celler. Serin og glycin hæmmer glutaminsyntetase. Begrundelsen for en sådan regulering involverer sandsynligvis purinsyntese. Purinsyntese kræver serin, glycin, C1 enheder og glutamin. Høj serin og glycin kan indikere purintilstrækkelighed og et formindsket behov for glutamin til purinsyntese. Næsten halvdelen af den syntetiserede glutamin anvendes til purinsyntese, hvis glutamin ikke anvendes til glutamatsyntese. Serin hæmmer også homoserindehydrogenase i og threonindeaminase, som er nødvendige for isoleucinsyntese og det tredje methioninsyntese.
NAD-afhængig iltning af det glykolytiske mellemprodukt 3-phosphoglycerat initierer den vigtigste vej for serinsyntese (Figur 7). Nitrogen tilsættes til det resulterende produkt, 3-phosphohydroksypyruvat, ved glutamatafhængig transaminering, hvorved der dannes 3-phosphoserin. Dephosphorylering af 3-phosphoserin producerer derefter serin. Serinmethyltransferase (SHMT) katalyserer den reversible omdannelse af serin til glycin og dannelsen af C1-bæreren N5, N10-methylentetrahydrofolat fra tetrahydrofolat. GCV producerer et andet molekyle af N5, N10-methylentetrahydrofolat, såvel som ammoniak og CO2. Dette kan virke unødvendigt, men mutanter, der mangler GCV, udskiller glycin, hvilket indebærer, at det er aktivt. GCV er et kompleks af fire forskellige polypeptider.
Figur 7. Syntese af serin, glycin og cystein og sulfatassimilering. Effektorer af activity og cofactor krav er under veje. Hæmmende forbindelser er inden for parentes. Effektorer af transkriptionel kontrol er over veje. Repressorer er i parentes, mens aktivatorer ikke er. Lrp / (leu) angiver, at Lrp er en transkriptionsaktivator, og leu forhindrer denne aktivering. & lt; & gt; angiver forbindelser, der er nødvendige for stabilitet. C1-THF, N5, N10-methylentetrahydrofolat; GLT, glutamat; aKG, Kurt-ketoglutarat; NAS, n-acetylserin; PPi, uorganisk pyrophosphat; THF, tetrahydrofolat.
mutanter, der mangler SHMT, kræver glycin, hvilket indebærer, at 3-phosphoglycerat er den største kilde til glycin. Dehydrogenasevejen for threonin-nedbrydning genererer også serin og glycin. Threonin nedbrydes i to trin til acetyl-CoA og glycin (Figur 7, anden linje). Serin genereres ud fra de kombinerede handlinger af GCV, som producerer en C1-enhed, og en reversering af SHMT-reaktionen, som forbruger C1-enheden (Figur 7, øverste linje). Denne vej er kun aktiv under kulstofbegrænset vækst i nærvær af alle tre forgrenede aminosyrer og arginin. Førstnævnte øger sandsynligvis intracellulær threonin, mens funktionen af arginin ikke er synlig.
Serin hæmmer aktiviteten af flere forskellige, hvilket tyder på, at den intracellulære koncentration af serin er stramt reguleret. Serin hæmmer allosterisk 3-phosphoglyceratdehydrogenase, det første f.eks. Serin, glycin eller produkterne af C1-metabolisme påvirker ikke aktiviteten af noget andet f.eks. I modsætning hertil er den transkriptionelle regulering kompleks og kun delvist forstået. C1-tilstrækkelighed registreres af en balance mellem homocystein og S-adenosylmethionin. Disse sensorer styrer SHMT-syntese gennem MetR, en aktivator, der binder homocystein (en sensor med C1-mangel) og MetJ, en repressor, der binder S-adenosylmethionin (en sensor med C1-overskud) og styrer MetR-syntese. Andre produkter, der kræver C1-enheder, undertrykker også denne vej. Puriner og guanin binder PurR, som derefter undertrykker SHMT og GCV. Et kompleks af GcvA-GcvR undertrykker GCV-syntese. Glycin forårsager dissociation af GcvR, og et gcva-glycinkompleks aktiverer transkription. CRP-cAMP kan også vende undertrykkelse af GcvA-GcvR. Ud over disse regulatorer styrer det leucinresponsive protein, Lrp, også disse gener. Lrp i fravær af leucin har tendens til at favorisere den primære vej for serin-og glycinsyntese. LRP med leucin nedsætter den primære vej, øger den sekundære serinsyntesevej, det vil sige threonindehydrogenasevej for threoninkatabolisme og øger serinkatabolisme. Endelig undertrykker nitrogenbegrænsnings-og NTR-responsregulatorer 3-phosphoglyceratdehydrogenase, hvilket formodentlig sænker serinkoncentrationen og forhindrer serininhibering af glutaminsyntetase, når dens primære funktion er ammoniakassimilering.
på grund af serintoksicitet kan nedbrydningsprodukter bidrage til at opretholde den intracellulære serinkoncentration. De primære symptomer på serinkatabolisme er serindeaminaser/dehydrataser. E. coli indeholder tre forskellige serindeaminaser, og tre andre har serindeaminaseaktivitet som en sekundær reaktion. Reguleringen af disse stoffer er forbavsende kompleks. Uden at gå i detaljer bemærkes det, at serin kan nedbrydes som eneste kulstofkilde, men kun i nærvær af leucin eller glycin, hvilket er nødvendigt til induktion af kataboliske stoffer. Glycin kan anvendes som eneste nitrogenkilde. Vejen involverer GCV, dannelse af serin ved SHMT og efterfølgende katabolisme af serin.