معلومة

40: نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية - علم الأحياء


أهداف التعلم

  • تعلم الطرق المختلفة لتحديد نزع الأمين ونزع الكربوكسيل

الأحماض الأمينية وإنزيمات ديكاربوكسيلاز

هذه حوالي 20 حمضًا أمينيًا ، ويمكن استخدام معظمها من نوع أو آخر من البكتيريا. تعتمد العديد من الاختبارات البيوكيميائية على استخدام البروتين والأحماض الأمينية. في هذا المختبر ، ستنظر في اختبارين مختلفين للأحماض الأمينية ، بالإضافة إلى أنني أضفت اختبارًا ثالثًا قد ترغب في تشغيله في وقت لاحق.

هيكل حمض ألفا أميني في شكله غير المتأين

هناك 3 إنزيمات ديكاربوكسيلاز يمكننا اختبارها - أرجينين ديكاربوكسيلاز ، أورنيثين ديكاربوكسيلاز ، وليسين ديكاربوكسيلاز. تكسر هذه الإنزيمات الرابطة التي تربط المجموعة الكربوكسيلية (-COOH) ببقية الأحماض الأمينية. نتيجة لذلك ، المنتج النهائي عبارة عن مادة كيميائية أساسية تؤدي إلى ارتفاع درجة الحموضة ، وتغيير مؤشر البروم كريسول الأرجواني إلى اللون الأرجواني.

تقوم الديامينات بالعكس ، حيث تقضي على المجموعات الأمينية ، وتنتج مواد كيميائية حمضية. نجري اختبارًا واحدًا لنزع الأمين - phenylalanine deaminase - والذي يستخدم (FeCl_3 ) ككاشف ، يتفاعل مع حمض فينيل بيروفيك الناتج عن انهيار فينيل ألانين.

ملحوظة

يجب أن يكون اختبار نزع الكربوكسيلاز لاهوائيًا (بافتراض أن المجهول ليس هوائيًا صارمًا) ، لذلك عليك تراكب المرق بطبقة من الزيت المعدني المعقم.

يتم تشغيل مرق قاعدي بدون حمض أميني على كل كائن حي كعنصر تحكم في التلقيح. نظرًا لأن الوسط يحتوي على سكر ، فأنت تتأكد من أن الكائن الحي يستخدم السكر ، وتحول المؤشر إلى اللون الأصفر. هذا ليس رد فعل قمت بتسجيله.

المواد المطلوبة: سيقوم كل زوج من الطلاب بتشغيل المجهول

  • مرق مويلر الأساسي ، بدون إضافة أحماض أمينية
  • مرق مولر ديكاربوكسيلاز - أورنيثين ، ليسين ، أرجينين
  • فينيل ألانين أجار مائل
  • زيوت معدنية
  • ماصة ومضخة بي
  • بعد الحضانة: FeCl3 كاشف

الإجراء

  1. تلقيح مرق ديكاربوكسيلاز بالبكتيريا و تراكب بطبقة من زيوت معدنية (وليس زيت الغمر). يجب أن تكون الطبقة بعمق 1/4-1 / 2 بوصة.
  2. تلقيح مائل فينيل ألانين ديميناز كما تفعل مع الميل الطبيعي.
  3. احتضان الكائن الحي في درجة حرارة مثالية ، 25 درجة مئوية أو 37 درجة مئوية ، لبضعة أيام.
  4. بعد الحضانة:
    • تتم قراءة مرق ديكاربوكسيلاز كما هو ، بدون إضافة كاشف.
    • تضاف 6-8 قطرات من كلوريد الحديديك إلى مائل أجار فينيل ألانين ، مما يؤدي إلى غسل الميل. اقرأ على الفور.

ترجمة

أرجينين ، ليسين ، أورنيثين ديكاربوكسيلز أخوان

في الأس الهيدروجيني الأساسي ، نتيجة لعملية نزع الكربوكسيل ، سيكون البروم الكريسول الأرجواني نفسجي أو رمادي بنفسجي.

تطهير فينيلالانين

FeCl3 يتفاعل مع الحمض الناتج نتيجة نزع الأمين ، مما يحول الأفوكادو إلى اللون الأخضر.

أسئلة

  1. في وجود إنزيم ديكاربوكسيلاز ، سيتم تقطيع السلسلة الجانبية الأمين لجزيء الأحماض الأمينية --- TRUE أو خاطئة؟
  2. لماذا تضيف الزيت المعدني إلى مرق الأحماض الأمينية ديكاربوكسيلاز؟
  3. ما هو الحمض الأميني في أجار نزع الأمين؟

الإنتاج الميكروبي للمركبات ذات الصلة بالأحماض الأمينية

الوتدية الجلوتاميك هي العمود الفقري لإنتاج الأحماض الأمينية البروتينية المستخدمة في التكنولوجيا الحيوية للأغذية والأعلاف. بعد أكثر من 50 عامًا من الإنتاج الآمن للأحماض الأمينية ، تم أيضًا تصميم C. glutamicum مؤخرًا لإنتاج مركبات مشتقة من الأحماض الأمينية ، والتي تجد تطبيقات مختلفة ، على سبيل المثال ، كمركبات صناعية للصناعات الكيماوية في العديد من الأسواق بما في ذلك سوق البوليمر. المركبات المشتقة من الأحماض الأمينية مثل الأحماض الأمينية غير البروتينية ، α ، ω- ديامين ، والأحماض الأمينية الحلقية أو الهيدروكسيلية لها أعمدة أساسية كربونية ومجموعات وظيفية مماثلة لسلائفها من الأحماض الأمينية. قد ينتج عن نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية أحماض بيتا الأمينية مثل بيتا ألانين وبيتا أمينوبوتيريت وبيتا أمينوفالات وكذلك ألفا وبيتا ديامين مثل بوتريسين وكادافيرين. نظرًا لأن النقل هو الخطوة الأخيرة في العديد من مسارات التخليق الحيوي للأحماض الأمينية ، فإن أحماض 2-keto باعتبارها سلائف فورية للأحماض الأمينية قابلة أيضًا للإنتاج باستخدام سلالات C. سيتم وصف طرق هندسة التمثيل الغذائي لـ C. glutamicum لإنتاج المركبات المشتقة من الأحماض الأمينية ، وحيثما أمكن ، سيتم الإشارة إلى الإنتاج من مصادر الكربون البديلة أو استخدام انسيابية الجينوم. توفر تجربة التخمير الممتازة على نطاق واسع مع C. glutamicum إمكانية دخول هذه المنتجات المتخصصة المشتقة من الأحماض الأمينية إلى الأسواق ذات الحجم الكبير.

الكلمات الدالة: 2-كيتوجلوتارات 2-كيتوإيزوكابروات 2-كيتوإيزوفاليرات بيتا ألانين كادافيرين ديامين إكتوين جابا إل-سيترولين إل-أورنيثين بوتريسين بيروفات ترانس-4-هيدروكسي برولين.


نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية المحفزة بالبيريدوكسال *

مشاهدات المقالات هي مجموع تنزيلات النصوص الكاملة للمقالات المتوافقة مع COUNTER منذ نوفمبر 2008 (بتنسيق PDF و HTML) عبر جميع المؤسسات والأفراد. يتم تحديث هذه المقاييس بانتظام لتعكس الاستخدام حتى الأيام القليلة الماضية.

الاقتباسات هي عدد المقالات الأخرى المقتبسة من هذه المقالة ، ويتم حسابها بواسطة Crossref ويتم تحديثها يوميًا. اعثر على مزيد من المعلومات حول عدد الاقتباسات من Crossref.

درجة الانتباه Altmetric هي مقياس كمي للاهتمام الذي تلقته مقالة بحثية عبر الإنترنت. سيؤدي النقر فوق رمز الكعكة إلى تحميل صفحة على altmetric.com تحتوي على تفاصيل إضافية حول النتيجة ووجود وسائل التواصل الاجتماعي للمقالة المحددة. اعثر على مزيد من المعلومات حول "نقاط الانتباه البديلة" وكيفية احتساب النتيجة.

ملحوظة: بدلاً من الملخص ، هذه هي الصفحة الأولى للمقالة.


كويلر ، ك. إم & أمبير وونغ ، سي-إتش. إنزيمات للتخليق الكيميائي. طبيعة سجية 409, 232–240 (2001).

Kan، S. B. J.، Huang، X.، Gumulya، Y.، Chen، K. & amp Arnold، F.H. طبيعة سجية 552, 132 (2017).

سافيل ، سي ك وآخرون. التوليف الحيوي غير المتماثل للأمينات اللولبية من الكيتونات المطبقة في تصنيع سيتاجليبتين. علم 329, 305–309 (2010).

Harris، C.، Kannan، R.، Kopecka، H. & amp Harris، T. دور بديل الكلور في فانكومايسين المضاد الحيوي: تحضير وتوصيف أحادي الكلوروفانكومايسين وتوصيفها. جيه. تشيم. شركة 107, 6652–6658 (1985).

Groll ، M. ، Huber ، R. & amp Potts ، BCM الهياكل البلورية من salinosporamide A (NPI-0052) و B (NPI-0047) في المركب مع البروتيازوم 20S تكشف عن عواقب مهمة لفتح حلقة β-lactone وآلية لا رجعة فيها ربط. جيه. تشيم. شركة 128, 5136–5141 (2006).

لاثام ، جيه ، براندنبرغر ، إي ، شيبرد ، إس إيه ، مينون ، بي آر كيه وأمبير ميكلفيلد ، جي تطوير إنزيمات الهالوجيناز لاستخدامها في التخليق. تشيم. القس. 118, 232–269 (2018).

Gkotsi ، D. S. ، Dhaliwal ، J. ، McLachlan ، M.M ، Mulholand ، K.R & amp Goss ، R.J. Halogenases: أدوات قوية للتحفيز الحيوي (تطبيقات الآليات والنطاق). بالعملة. رأي. تشيم. بيول. 43, 119–126 (2018).

Neumann، C. S.، Fujimori، D.G & amp Walsh، C. T. استراتيجيات الهالوجين في التخليق الحيوي للمنتج الطبيعي. تشيم. بيول. 15, 99–109 (2008).

مارشاند ، جيه إيه وآخرون. اكتشاف مسار للتخليق الحيوي للأحماض الأمينية الطرفية. طبيعة سجية 567, 420–424 (2019).

Vaillancourt، F. H.، Yeh، E.، Vosburg، D.A، O’Connor، S.E & amp Walsh، C. T. طبيعة سجية 436, 1191–1194 (2005).

Nakamura، H.، Schultz، E.E & amp Balskus، E. P. استراتيجية جديدة لألكلة الحلقة العطرية في التخليق الحيوي للاسطوانة الحلزونية. نات. تشيم. بيول. 13, 916–921 (2017).

Anslyn، E.V & amp Dougherty، D. A. الكيمياء العضوية الفيزيائية الحديثة (جامعة العلوم ، 2006).

أغاروال ، ف.آخرون. تفاعلات الهالوجين الأنزيمية وتفاعلات إزالة الهالوجين: منتشرة ومتنوعة ميكانيكيًا. تشيم. القس. 117, 5619–5674 (2017).

Liang، T.، Neumann، C.N & amp Ritter، T. إدخال المجموعات الوظيفية المحتوية على الفلور والفلور. أنجي. تشيم. كثافة العمليات إد. إنجل. 52, 8214–8264 (2013).

Petrone، D. A.، Ye، J. & amp Lautens، M. تشكيل رابطة الكربون والهالوجين المحفز بمرحلة انتقالية. تشيم. القس. 116, 8003–8104 (2016).

Shilov ، A. E. & amp Shul’pin ، G. B. تنشيط روابط C - H بواسطة المجمعات المعدنية. تشيم. القس. 97, 2879–2932 (1997).

بولينجر ، جيه إم وآخرون. في 2- أوكسجينازات تعتمد على أوكسوجلوتارات (محرران Hausinger R.P. & amp Schofield، CJ) 95-122 (الجمعية الملكية للكيمياء ، لندن ، 2015).

Blasiak، L.C، Vaillancourt، F. H.، Walsh، C. T. & amp Drennan، C.L. طبيعة سجية 440, 368–371 (2006).

ميتشل ، أ.جيه وآخرون. الأساس الهيكلي للهالوجين بواسطة الإنزيم المعتمد على الحديد و 2 أوكسو-غلوتارات WelO5. نات. تشيم. بيول. 12, 636–640 (2016).

Vaillancourt ، F. H. ، Yin ، J. & amp Walsh ، C. T. SyrB2 in syringomycin E biosynthesis هو Fe II α- كيتوجلوتارات- و O2الهالوجيناز المعتمد. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 102, 10111–10116 (2005).

Hillwig، M.L & amp Liu، X. عائلة جديدة من الهالوجينات المعتمدة على الحديد تعمل على ركائز قائمة بذاتها. نات. تشيم. بيول. 10, 6–10 (2014).

Ortega، M.A & amp van der Donk، W. A. ​​رؤى جديدة في منطق التخليق الحيوي للمنتجات الطبيعية الببتيدية المُصنّعة بالريبوزومات والمعدلة بعد التحويل. تشيم الخلية. بيول. 23, 31–44 (2016).

Runguphan، W.، Qu، X. & amp O’Connor، S. E. دمج تكوين رابطة الكربون والهالوجين في استقلاب النبات الطبي. طبيعة سجية 468, 461–464 (2010).

Challis، G. L.، Ravel، J. & amp Townsend، C. A. نموذج تنبؤي قائم على الهيكل للتعرف على الأحماض الأمينية عن طريق نطاقات إنزيم الغدد الببتيدية غير الريبوسومية. تشيم. بيول. 7, 211–224 (2000).

دنويل ، جيه إم ، بورفيس ، إيه آند خوري ، إس كيوبينز: أكثر عائلة بروتينية تنوعًا وظيفيًا؟ كيمياء النبات 65, 7–17 (2004).

Pandurangan، A. P.، Stahlhacke، J.، Oates، M. E.، Smithers، B. & amp Gough، J. قاعدة بيانات SUPERFAMILY 2.0: تحديث بروتيني هام وخادم ويب جديد. الدقة الأحماض النووية. 47، D490-D494 (2019).

Kulik، H. J. & amp Drennan، C.L. يؤثر وضع الركيزة على التفاعل في الهالوجينات غير الهيم Fe (II) والهيدروكسيلاز. J. بيول. تشيم. 288, 11233–11241 (2013).

ماثيوز ، إم إل وآخرون. تشكل الركيزة الناجم عن الركيزة والاستقرار الملحوظ لـ C - H تشق رابطة الكلوروفيريل وسيط في هالوجيناز الأليفاتية ، SyrB2. الكيمياء الحيوية 48, 4331–4343 (2009).

Puri، M.، Biswas، A.N، Fan، R.، Guo، Y. & amp Que، L. جيه. تشيم. شركة 138, 2484–2487 (2016).

Galoni ، D. P. ، Barr ، E.W ، Walsh ، C. T. ، Bollinger ، J.M & amp Krebs ، C. اثنان من وسيط Fe (IV) المتحول في الكلورة الأليفاتية بواسطة هالوجيناز CytC3. نات. تشيم. بيول. 3, 113–116 (2007).

وونغ ، إس دي وآخرون. توضيح Fe (IV) = O وسيط في الدورة التحفيزية للهالوجيناز SyrB2. طبيعة سجية 499, 320–323 (2013).

Srnec ، M. & amp Solomon ، E. I. المساهمات المدارية الجزيئية الحدودية في الكلورة مقابل انتقائية الهيدروكسيل في هالوجيناز الحديد غير الهيم SyrB2. جيه. تشيم. شركة 139, 2396–2407 (2017).

ماثيوز ، إم إل وآخرون. يتحكم وضع الركيزة في التقسيم بين الهالوجين والهيدروكسيل في الهالوجيناز الأليفاتي ، SyrB2. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 106, 17723–17728 (2009).

ميتشل ، أ.جيه وآخرون. إعادة البرمجة الموجهة بالبنية من هيدروكسيلاز لهالوجين ركيزة الجزيء الصغير. الكيمياء الحيوية 56, 441–444 (2017).

تشانغ ، زد وآخرون. التركيب البلوري لمركب clavaminate synthase- Fe (II) -2-oxoglutarate-substrate- NO: دليل على إعادة ترتيب تتمحور حول المعدن. FEBS ليت. 517, 7–12 (2002).

مارتيني ، آر جيه وآخرون. الارتباط التجريبي لموضع الركيزة مع نتيجة التفاعل في هالوجيناز الأليفاتية ، SyrB2. جيه. تشيم. شركة 137, 6912–6919 (2015).

Gerlt ، J. A. إنزيم الجينوم: أدوات الويب للاستفادة من مساحة وظيفة تسلسل عائلة البروتين وسياق الجينوم لاكتشاف وظائف جديدة. الكيمياء الحيوية 56, 4293–4308 (2017).

ماثيوز ، إم إل وآخرون. النترات المباشرة وزد الكربون الأليفاتي بواسطة هالوجيناز المعتمد على الحديد. نات. تشيم. بيول. 10, 209–215 (2014).

Fu ، G.C. التحفيز المعدني الانتقالي لتفاعلات الإحلال النووي المحبة للنووية: بديل جذري لـ S.ن1 و S.ن2 عمليات. ACS Cent. علوم. 3, 692–700 (2017).

Nyffeler، P. T.، Liang، C.-H.، Koeller، K.M & amp Wong، C.-H. كيمياء التحويل البيني بين أمين-أزيد: ناقل ديازوتر محفز واختزال أزيد انتقائي. جيه. تشيم. شركة 124, 10773–10778 (2002).

Sletten، E. M. & amp Bertozzi، C.R. الكيمياء المتعامدة الحيوية: الصيد من أجل الانتقائية في بحر من الوظائف. انجيو. تشيم. كثافة العمليات إد. إنجل. 48, 6974–6998 (2009).

Roughley، S.D & amp Jordan، A.M. صندوق أدوات الكيميائي الطبي: تحليل التفاعلات المستخدمة في السعي وراء الأدوية المرشحة. جيه ميد. تشيم. 54, 3451–3479 (2011).

Gatto ، G. J. ، Boyne ، M. T. ، Kelleher ، N.L & amp Walsh ، C.T. جيه. تشيم. شركة 128, 3838–3847 (2006).

Goodman، J.L et al. Ornithine cyclodeaminase: الهيكل ، آلية العمل ، والآثار المترتبة على عائلة μ-crystallin. الكيمياء الحيوية 43, 13883–13891 (2004).

Wendisch، V. F.، Mindt، M. & amp Pérez-García، F. إنتاج التكنولوجيا الحيوية للأحادية والثنائية باستخدام البكتيريا: التقدم الحديث والتطبيقات والمنظورات. تطبيق ميكروبيول. التكنولوجيا الحيوية. 102, 3583–3594 (2018).

Takatsuka ، Y. ، Yamaguchi ، Y. ، Ono ، M. & amp Kamio ، Y. استنساخ الجينات والتوصيف الجزيئي لنكاربوكسيلاز ليسين من السيلينوموناس ruminantium يحدد علاقته التطورية مع ornithine decarboxylases من حقيقيات النوى. J. باكتيريول. 182, 6732–6741 (2000).

Rudman ، D. & amp Meister ، A. Transamination in الإشريكية القولونية. J. بيول. تشيم. 200, 591–604 (1953).

شيميزو ، واي وآخرون. ترجمة خالية من الخلايا معاد تكوينها بمكونات نقية. نات. التكنولوجيا الحيوية. 19, 751–755 (2001).

Edgar، R.C MUSCLE: طريقة محاذاة متعددة التسلسل مع تقليل الوقت وتعقيد المكان. المعلوماتية الحيوية BMC 5, 113 (2004).

أليفيو لارسون: عارض محاذاة سريع وخفيف الوزن ومحرر لمجموعات البيانات الكبيرة. المعلوماتية الحيوية 30, 3276–3278 (2014).

Huang، Y.، Niu، B.، Gao، Y.، Fu، L. & amp Li، W. CD-HIT Suite: خادم ويب لتجميع ومقارنة التسلسلات البيولوجية. المعلوماتية الحيوية 26, 680–682 (2010).

جونز ، دي تي ، تايلور ، دبليو آر ، وأمبير ثورنتون ، جي إم الجيل السريع لمصفوفات بيانات الطفرات من تسلسلات البروتين. حاسوب. تطبيق بيوسكي. 8, 275–282 (1992).

كروكس ، جي إي ، هون ، جي ، شاندونيا ، J.-M. & amp Brenner، S. E. WebLogo: منشئ شعار متسلسل. الدقة الجينوم. 14, 1188–1190 (2004).

كابش ، دبليو إكس دي إس. اكتا Crystallogr. د بيول. بلوريلوجر. 66, 125–132 (2010).

Evans، P.R & amp Murshudov، G.N. ما مدى جودة بياناتي وما هو الدقة؟ اكتا Crystallogr. د بيول. بلوريلوجر. 69, 1204–1214 (2013).

وين ، إم دي وآخرون. نظرة عامة على مجموعة CCP4 والتطورات الحالية. اكتا كريستالوجر. د بيول. بلوريلوجر. 67, 235–242 (2011).

Skubák، P. & amp Pannu، N. S. حل هيكل البروتين الأوتوماتيكي من بيانات الأشعة السينية الضعيفة. نات. كومون. 4, 2777 (2013).

Cowtan ، K. برنامج القرصان لبناء النماذج الآلية. 1. تتبع سلاسل البروتين. اكتا Crystallogr. د بيول. بلوريلوجر. 62, 1002–1011 (2006).

Emsley، P.، Lohkamp، B.، Scott، W.G & amp Cowtan، K. ميزات وتطوير Coot. اكتا Crystallogr. د بيول. بلوريلوجر. 66, 486–501 (2010).

آدامز ، بي دي وآخرون. PHENIX: نظام شامل قائم على Python لحل البنية الجزيئية. اكتا كريستالوجر. د. بيول. بلوريلوجر. 66, 213–221 (2010).


الاستنتاجات

باختصار ، يتم وصف سلسلة التحفيز الحيوي التي يتم فيها إنتاج كل من المتصاهرين من الأحماض 4-هيدروكسي 2-أوكسو متعددة الاستخدامات من الأحماض الأمينية L -α- الكنسي وغير الكنسي. خطوة نزع الأمين المؤكسدة الرئيسية التي يؤديها السلطة الفلسطينيةلا يتطلب LAAD سوى الأكسجين الجزيئي ، في حين أن إضافة الألدول إلى الفورمالديهايد في الخطوة الثانية تمكن من الوصول إلى كل من مشتقات 4-hydroxy-2-oxoacid باستخدام carboligase المختار بشكل مناسب. كانت السمة الرئيسية لإنتاج منتج ألدول مع تحويل إجمالي مرتفع هي وجود فائض كبير في متقبل ألدول الذي ينقل توازن التفاعل لخطوة ألدول إلى التقريب المقابل. أثبتت النتائج بنجاح أن شلال الإنزيم المصممين يمكن أن يعمل كأداة لاشتقاق اللبنات الأساسية للتطبيقات الصيدلانية مباشرةً من الأحماض الأمينية L -α- الأمينية المتعارف عليها وغير المتعارف عليها.

أتاحت الإستراتيجية منتجات ألدول التي تعتبر سلائف مناسبة لمجموعة متنوعة من التحولات الأنزيمية الكيميائية. ينتج المسار المحدد نحو مشتقات حمض 3-هيدروكسي كربوكسيلي المستبدلة لبنات بناء ذات صلة للمركبات الصيدلانية الفعالة. يقدم هذا البروتوكول بديلاً حميدًا للطرق المعمول بها ، مما يوفر كلا من المتماثلات في عوائد جيدة.


معدل نزع الكربوكسيل العفوي من الأحماض الأمينية

مشاهدات المقالات هي مجموع تنزيلات النصوص الكاملة للمقالات المتوافقة مع COUNTER منذ نوفمبر 2008 (بتنسيق PDF و HTML) عبر جميع المؤسسات والأفراد. يتم تحديث هذه المقاييس بانتظام لتعكس الاستخدام حتى الأيام القليلة الماضية.

الاقتباسات هي عدد المقالات الأخرى المقتبسة من هذه المقالة ، ويتم حسابها بواسطة Crossref ويتم تحديثها يوميًا. العثور على مزيد من المعلومات حول عدد الاقتباسات Crossref.

درجة الانتباه Altmetric هي مقياس كمي للانتباه الذي تلقته مقالة بحثية عبر الإنترنت. سيؤدي النقر فوق أيقونة الكعك إلى تحميل صفحة على altmetric.com تحتوي على تفاصيل إضافية حول النتيجة ووجود وسائل التواصل الاجتماعي للمقالة المحددة. اعثر على مزيد من المعلومات حول "نقاط الانتباه البديلة" وكيفية احتساب النتيجة.

ملحوظة: بدلاً من الملخص ، هذه هي الصفحة الأولى للمقالة.

في الأوراق التي تحتوي على أكثر من مؤلف واحد ، تشير العلامة النجمية إلى اسم المؤلف الذي يجب توجيه الاستفسارات إليه حول الورقة.


يستخدم الإنزيم بيريدوكسال فوسفات (PLP) ، وهو الشكل النشط لفيتامين ب6كعامل مساعد. PLP ضروري لآلية نزع الكربوكسيل في AADC. في الإنزيم النشط ، يرتبط PLP بـ lysine-303 من AADC كقاعدة شيف. عند ربط الركيزة ، يتم إزاحة Lys-303 بواسطة أمين الركيزة. هذا يضع كربوكسيلات الركيزة داخل الموقع النشط بحيث يفضل نزع الكربوكسيل. ينتج نزع الكربوكسيل عن الركيزة وسيط كينونويد ، والذي يتم بروتوناته لاحقًا لإنتاج قاعدة شيف مقرمشة من PLP والمنتج منزوع الكربوكسيل. يمكن لـ Lys-303 بعد ذلك تجديد قاعدة Schiff الأصلية ، وإطلاق المنتج مع الاحتفاظ بـ PLP. [2]

التحقيق في نزع الكربوكسيل المحفز بـ PLP ، تم اكتشاف أن هناك فرقًا في التركيز والاعتماد على الأس الهيدروجيني بين الركائز. يتم نزع الكربوكسيل DOPA على النحو الأمثل عند درجة الحموضة 5.7 وتركيز PLP يبلغ 0.125 ملي مولار ، في حين تم العثور على ظروف نزع الكربوكسيل المثلى 5-HTP أن يكون الرقم الهيدروجيني 8.3 و 0.3 ملي مولار PLP. [3]

ينشط ديكاربوكسيلاز الأحماض الأمينية العطرية كجهاز homodimer. قبل إضافة العامل المساعد لبيريدوكسال الفوسفات ، يوجد الإنزيم في شكل مفتوح. عند ارتباط العامل المساعد ، يحدث تحول هيكلي كبير عندما تقترب الوحدات الفرعية وتغلق الموقع النشط. ينتج عن هذا التغيير التوافقي holoenzyeme نشط ومغلق. [4]

في نماذج الفئران التي تعاني من نقص PLP ، لوحظ أن مستويات الدوبامين لا تنحرف بشكل كبير عن العينات المكملة بـ PLP ، ومع ذلك ، كان تركيز السيروتونين في نموذج الدماغ الناقص مهمًا. يشير هذا التأثير المتغير لنقص PLP إلى الأشكال الإسوية المحتملة لـ AADC مع خصوصية الركيزة التفاضلية لـ DOPA و 5-HTP. تشير دراسات غسيل الكلى أيضًا إلى أن الشكل الإسوي المحتمل المسؤول عن نزع الكربوكسيل DOPA له تقارب ارتباط أكبر بـ PLP مقارنةً بـ 5-HTP decarboxylase. [3]

تمت دراسة تنظيم AADC ، خاصة فيما يتعلق بنزع الكربوكسيل L-DOPA ، على نطاق واسع. يحتوي AADC على العديد من مواقع التعرف على البروتين كيناز A (PKA) والبروتين كيناز G ، مع البقايا S220 و S336 و S359 و T320 و S429 كلها كمستقبلات محتملة للفوسفات. في المختبر أكدت الدراسات أن PKA و PKG يمكن أن يفسفريا AADC ، مما يتسبب في زيادة كبيرة في النشاط. [5] [6] بالإضافة إلى ذلك ، ثبت أن مضادات مستقبلات الدوبامين تزيد من نشاط AADC في نماذج القوارض ، بينما يعمل تنشيط بعض مستقبلات الدوبامين على تثبيط نشاط AADC. [7] هذا التنظيم بوساطة المستقبل ثنائي الطور ، مع تنشيط أولي قصير المدى يتبعه تنشيط طويل المدى. يُعتقد أن التنشيط قصير المدى يستمر من خلال تنشيط كيناز والفسفرة اللاحقة لـ AADC ، بينما تشير حساسية التنشيط طويل المدى لمثبطات ترجمة البروتين إلى تنظيم نسخ الرنا المرسال. [8]

يحفز AADC العديد من تفاعلات نزع الكربوكسيل المختلفة: [9]

    إلى الدوبامين - وهو ناقل عصبي لفينيثيل أمين - أثر أمين يعمل كمُحَوِّل عصبي للتيرامين - تتبع معدّل عصبي أمين إلى الهيستامين - ناقل عصبي للتربتامين - تتبع معدّل عصبي أمين إلى السيروتونين (5-هيدروكسي تريبتامين) - ناقل عصبي

ومع ذلك ، لا يبدو أن بعض ردود الفعل هذه تحمل الكثير أو أي أهمية بيولوجية. على سبيل المثال ، يتم تصنيع الهيستامين بيولوجيًا بشكل صارم عبر إنزيم ديكاربوكسيلاز هيستيدين في البشر والكائنات الحية الأخرى. [10] [11]

في تخليق الدوبامين العادي والسيروتونين (5-HT) ، فإن AADC ليس الخطوة المحددة للمعدل في أي من التفاعلات. ومع ذلك ، تصبح AADC الخطوة المحددة لمعدل تخليق الدوبامين في المرضى الذين عولجوا بها إل-DOPA (كما هو الحال في مرض باركنسون) ، وخطوة الحد من معدل تخليق السيروتونين في الأشخاص الذين عولجوا بـ 5-HTP (مثل الاكتئاب الخفيف أو عسر المزاج). يتم تثبيط AADC بواسطة carbidopa خارج حاجز الدم في الدماغ لمنع التحويل المبكر إل- DOPA للدوبامين في علاج مرض باركنسون.

في البشر ، AADC هو أيضًا إنزيم يحد من المعدل في تكوين الأمينات النزرة. يرتبط نقص ديكاربوكسيلاز الأحماض الأمينية العطرية بأعراض مختلفة مثل التأخر الشديد في النمو ، وأزمات العين والخلل اللاإرادي. الطيف الجزيئي والسريري لنقص AAAC غير متجانس. تم وصف الحالة الأولى لنقص AADC في توأم 1990. يمكن علاج المرضى بمنبهات الدوبامين ومثبطات MAO والبيريدوكسين (فيتامين ب.6). [15] النمط الظاهري السريري والاستجابة للعلاج متغيران والنتيجة طويلة المدى والوظيفية غير معروفة. لتوفير أساس لتحسين فهم الارتباط الوبائي والنمط الجيني والنمط الظاهري ونتائج هذه الأمراض وتأثيرها على جودة حياة المرضى ، ولتقييم الاستراتيجيات التشخيصية والعلاجية ، تم إنشاء سجل للمرضى من قبل مجموعة العمل الدولية غير التجارية المعنية الاضطرابات ذات الصلة بالناقلات العصبية (iNTD). [16]

كشفت الدراسات المناعية الكيميائية أن AADC يتم التعبير عنه في أنواع مختلفة من الخلايا العصبية مثل الخلايا العصبية السيروتونينية والكاتيكولامينية. تسمى الخلايا العصبية التي تعبر عن AADC ولكنها لا تعتبر الخلايا العصبية للخلايا أحادية الأمين الكلاسيكية بالخلايا D. تم العثور أيضًا على الخلايا المناعية لـ AADC في جذع الدماغ البشري. تشتمل هذه الخلايا على خلايا صبغية بالميلانين والتي يتم تحديدها عادةً على أنها كاتيكولامينرجيك وقد تكون أيضًا مفعول السيروتونين. تم الإبلاغ عن توطين كبير لخلايا الدوبامين التي تعتبر أيضًا مناعية لـ AADC في المادة السوداء ، ومنطقة السقوف البطنية ، وتكوين شبكي متوسط ​​الدماغ. على عكس التقارير السابقة عن النماذج الحيوانية ، من غير المرجح أن يتم ملاحظة الخلايا اللاامينية (الخلايا D) في دماغ الإنسان. [17]

يشار إلى الجين الذي يشفر الإنزيم باسم DDC يقع على الكروموسوم 7 في البشر. [18] يتكون من 15 إكسونات ترميز بروتينًا يتكون من 480 حمضًا أمينيًا. [19] تم التحقيق في تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة والتغيرات الجينية الأخرى فيما يتعلق بالاضطرابات العصبية والنفسية ، على سبيل المثال ، حذف زوج من قاعدة واحدة عند 601 وحذف زوج من أربع قواعد عند 722-725 في إكسون 1 فيما يتعلق بالاضطراب ثنائي القطب [19] 20] والتوحد. لم يتم العثور على علاقة مباشرة بين الاختلاف الجيني والتوحد. [21]

أكثر من 50 طفرة من DDC تم ربطها بنقص AADC [22] هذه الحالة هي الأكثر انتشارًا في آسيا ، على الأرجح بسبب تأثير المؤسس. [23]

وقد لوحظت أحداث ومحفزات تضفير بديلة تؤدي إلى أشكال مختلفة من إنزيم AADC. يؤدي الاستخدام الفريد لبعض المحفزات إلى نسخ أول exon فقط لإنتاج شكل إسوي عصبي إضافي ، ويؤدي ربط exon 3 إلى منتج خالٍ من النشاط الأنزيمي. أوضحت التحليلات عبر عينات الخنازير اثنين من الأشكال الإسوية AADC - الناتجة عن استبعاد exon 5 و exons 5 و 6 - التي تفتقر إلى جزء من مجال نزع الكربوكسيل. [19]


اختبار نزع الكربوكسيل: أنواع ، مبادئ ، استخدامات

Decarboxylases عبارة عن مجموعة من الإنزيمات الخاصة بالركيزة القادرة على التفاعل مع جزء الكربوكسيل (COOH) من الأحماض الأمينية ، وتشكيل الأمينات المتفاعلة القلوية وثاني أكسيد الكربون الناتج. يتم الكشف عن زيادة الرقم الهيدروجيني للوسط من خلال تغيير لون مؤشرات الأس الهيدروجيني البروموكريسول الأرجواني والكريسول الأحمر.

يتحول اللون الأرجواني من Bromcresol إلى اللون الأرجواني عند درجة حموضة قلوية ويتحول إلى اللون الأصفر عند درجة الحموضة الحمضية.

كل إنزيم ديكاربوكسيلاز محدد للحمض الأميني. Lysine و Ornithine و Arginine هي الأحماض الأمينية الثلاثة التي يتم اختبارها بشكل روتيني في تحديد المعوية.

منتجات الأمين المحددة هي:

هذه المنتجات الثانوية كافية ل رفع الرقم الهيدروجيني من وسائل الإعلام حتى يتحول المرق نفسجي. الوسط المستخدم هو مرق أرجينين ديهيدرولاز وهو مرق مغذي مكمل بـ 0.5 ٪ أرجينين.

يتحلل الأرجينين إلى الأورنيثين (يتم تحويل الأرجينين أولاً إلى سيترولين عن طريق تفاعل ثنائي هيدرولاز ، حيث يتم إزالة مجموعة NH2 من الأرجينين ، ثم يتم تحويل السيترولين إلى الأورنيثين). ثم يخضع أورنيثين لعملية نزع الكربوكسيل لتشكيل البوتريسين. يؤدي إنتاج أمين ، بوتريسين ، إلى رفع درجة الحموضة ، ومؤشر الأس الهيدروجيني برومو كريسول الأرجواني يعطي اللون الأرجواني اللون في الوسط (حالة قلوية).

إذا كان الوسط الملقح أصفر ، أو إذا لم يكن هناك تغيير في اللون ، فإن الكائن الحي يكون سالب للكربوكسيلاز لهذا الحمض الأميني. إذا تحول الوسط إلى اللون الأرجواني ، فإن الكائن الحي يكون إيجابيًا منزوع الكربوكسيل لهذا الحمض الأميني.

  1. أنابيب Moeller decarboxylase base-4 مع ليسين وأورنيثين وهيدروكلوريد أجرينين 1٪ والتحكم
  1. تلقيح وسط الاختبار ، مغطى بزيت البارافين المعقم (يجب حماية الأنابيب الملقحة من الهواء لتجنب القلوية الزائفة على سطح الوسط)
  2. احتضان وقراءة يوميا لمدة أربعة أيام
  1. ليسين: الأمعائية المذرقية
  2. أورنيثين: الكلبسيلة الرئوية
  3. أرجينين: الالتهاب الرئوي كليبسيلا

استخدامات اختبارات نزع الكربوكسيل:

اختبار ديكاربوكسيلاز أرجينين: يساعد في التمييز بين البكتيريا المعوية ذات الخصائص الفسيولوجية وثيقة الصلة.


40: نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية - علم الأحياء

كلية الزراعة جامعة شينشو

كلية الزراعة جامعة شينشو

1969 المجلد 40 العدد 12 الصفحات 544-550

    تم النشر: ١٩٦٩ تاريخ الاستلام: ١٤ مايو ١٩٦٩ متاح على J-STAGE: ١٠ مارس ٢٠٠٨ تم القبول: - النشر المسبق عبر الإنترنت: - تمت المراجعة: -
معلومات التصحيح

تاريخ التصحيح: 10 مارس 2008 سبب التصحيح: - التصحيح: تفاصيل ملف PDF: -

(متوافق مع EndNote و Reference Manager و ProCite و RefWorks)

(متوافق مع BibDesk و LaTeX)

تم فحص نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية بواسطة بياضات Brevibacterium بطريقة قياس الضغط.
من حقيقة أن تكوين الأمينات المتطايرة في الوسائط الغنية بالأحماض الأمينية كان أعلى بشكل ملحوظ ، فقد تم اعتبار أن الأحماض الأمينية تم نزع الكربوكسيل بسهولة بواسطة Brev. بياضات. ديكاربوكسيلاز الأحماض الأمينية الخام لبريف. تم بعد ذلك استخلاص البياضات من الكائن المجفف بالأسيتون ، وتم تحديد الأنشطة الأنزيمية تجاه ثلاثة عشر حمضًا أمينيًا مثل الجلايسين وما إلى ذلك في ظل ظروف مختلفة. وكانت النتائج المجنية عليها فيما يلي:
(1) لوحظ بشكل عام نزع الكربوكسيل بشكل كبير مع ليسين ، ألانين ، ليسين ، حمض الجلوتاميك والتيروزين عند قيمة pH بين 5.0 إلى 7.0 و 30 درجة مئوية. تم نزع الكربوكسيل من اللوسين والتيروزين على النحو الأمثل عند درجة الحموضة 7.0 و 30 درجة مئوية ، وكان حمض اللايسين والألانين والغلوتاميك عند درجة الحموضة 7.0 و 35 درجة مئوية.
كان نزع الكربوكسيل من اللايسين هو الأكثر بروزًا بين هذه الأحماض الأمينية ، وكان لليسين Qco2 من 13.0 عند درجة الحموضة 7.0 و 35 درجة مئوية.
(2) تباينت أنشطة ديكاربوكسيلاز الأحماض الأمينية مع عمر ثقافة الاستزراع الأس الهيدروجيني للثقافة التي ارتفعت تدريجياً إلى درجة الحموضة القلوية مع زيادة فترة الحضانة ، وكان لأزمات الكربوكسيل المحضرة من ثقافات 48 و 72 ساعة أقصى نشاط تجاه الألانين ، والليسين ، ليسين ، حمض الجلوتاميك والتيروزين ، على التوالي.
تم تعزيز هذه الأنشطة الأنزيمية بإضافة الجلوكوز إلى وسط المزرعة ولكن الجلوكوز لم يقلل الرقم الهيدروجيني لثقافة Brev. بياضات.
(3) الأمينات المنتجة من ليسين ، ألانين ، لوسين ، حمض الجلوتاميك والتيروزين هي كادافيرين ، مونوميثيل أمين ، أيزو أميل أمين ، وحمض جاما أمينو الزبد والتيرامين على التوالي.


الاستنتاجات ووجهات النظر المستقبلية

يعتبر تسويق طرق الإنتاج للوقود الغازي من مصادر بيولوجية أمرًا بالغ الأهمية لدعم التحديات العالمية المتمثلة في تحقيق إمدادات الطاقة المتجددة وتقليل البصمة الكربونية والملوثات الأخرى. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتطوير إنتاج ألكان قابل للضبط عبر مجموعة من الهيدروكربونات القصيرة إلى الطويلة جدًا ، وتحويل الكائنات الحية الدقيقة بشكل فعال إلى "حقول نفط المستقبل". سيؤدي ذلك إلى تلبية الطلب على المزج مع أو حتى استبدال الاعتماد الحالي على الوقود القائم على البترول والسلائف الاصطناعية.

يتطلب الانتقال من بحث "إثبات المبدأ" إلى التسويق التجاري الناجح فهمًا تفصيليًا للعوامل التقنية والاقتصادية المرتبطة بتوسيع نطاق العمليات البيولوجية. حددت دراسة حديثة حول الإمكانات التجارية لإنتاج غاز الألكان المخمر المعلمات الرئيسية التي تحتاج إلى التحسين لتمكين إنتاج وقود فعال من حيث التكلفة ، وتقنيات التخفيف المقترحة للتغلب على هذه الحواجز [6]. وشملت هذه التخفيفات الانتقال إلى كائنات دقيقة صناعية قوية تتطلب انخفاضًا كبيرًا في تكاليف رأس المال والتشغيل ، وتوفير مصادر منخفضة التكلفة ومصادر الطاقة المتجددة ، وزيادة عيارات إنتاج الغاز. هذا الأخير مهم بشكل خاص لإنتاج الألكان البيولوجي حيث يُعتقد أن خطوة التشوه / نزع الكربوكسيل المعتمدة على ADO / CvFAP هي خطوة تحديد المعدل.

يمكن أن يساعد تحديد العوائق المهمة أمام النجاح التجاري في تركيز مزيد من البحث ، على سبيل المثال لتحسين كفاءة التحفيز الحيوي في الجسم الحي ، من خلال تطبيق تطور الإنزيم أو استراتيجيات إعادة التصميم لزيادة معدلات التفاعل والاستقرار والتعبير داخل الهيكل المختار. يتيح ظهور تقنيات البيولوجيا التركيبية مزيدًا من التحسين المتعمق لتطوير العملية بما يتجاوز إعادة تصميم الإنزيم التقليدي. يمكن الحصول على تحسينات في الإنتاجية عن طريق تحسين الأجزاء التنظيمية للحمض النووي [74] ، على مستوى النسخ والترجمة [75 ، 76] ، والهندسة الأيضية لمسارات الإمداد المساعدة لتخفيف الاختناقات ، وإلغاء أو تقليل التفاعلات الجانبية المتنافسة. هذه مجالات مهمة لتحسين العملية التي تم تحقيقها من خلال الهندسة الحيوية ولكن التحسين الشامل للعملية سيكون ضروريًا بعد الحاجة إلى تحسين مصانع الخلايا الميكروبية لإنتاج غاز الألكان الحيوي.

أدى التراجع غير المسبوق للنشاط الاقتصادي العالمي والتنقل خلال أوائل عام 2020 بسبب جائحة كوفيد 19 إلى خفض الطلب العالمي على الطاقة بنسبة 3.8٪ مقارنة بالفترة الزمنية نفسها في عام 2019 [77]. على الرغم من ذلك ، لا تزال إمدادات الوقود الأحفوري محدودة وغير قابلة للتجديد ، مع استمرار الطلب عند مستويات عالية. لذلك فإن تطوير التصنيع الحيوي المستدام (في نهاية المطاف) للهيدروكربونات الغازية يأتي في الوقت المناسب ، حيث يُقاس النجاح بالقدرة على المنافسة على السعر والوفرة مع طرق التوليف التجارية وغير المتجددة الحالية.


شاهد الفيديو: Amino Acids classification - الأحماض الأمينية وتصنيفها - Bio chemistry - تعلم بالعربي (كانون الثاني 2022).