Aconitase

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Aconitase wird auch als Aconitinsäure-Hydratase bezeichnet. Im Tricarbonsäurezyklus ist es ein Coenzym, das die Umwandlung zwischen Zitronensäure und Isocitrat katalysiert. Unter Gleichgewichtsbedingungen beträgt das Verhältnis der drei Substanzen 91:3:6 (Aconitinsäure-Enzymgleichgewicht). Es ist weit verbreitet in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen, und der Gehalt in Leber, Niere, Muskel und Prostata ist besonders hoch. Es wurde einst angenommen, dass es dasselbe Enzym wie Fumarase ist, und es wird auch geglaubt, dass die oben genannte Reaktion zwei verschiedene Enzyme umfasst, die jetzt eindeutig von einem einzigen Enzym katalysiert werden. Die Enzymaktivität kann stark durch Transaconitinsäure und fluorierte Zitronensäure gehemmt werden. Der Reaktionsmechanismus dieses Enzyms liegt in der hochspezifischen Drei-Punkte-Bindung durch den Eisen-Zitrat-Komplex, und die Bindung an die aktive Stelle des Enzyms hat mehr Aufmerksamkeit erregt.

Struktur

Die Aconitase, die in der Struktur am rechten Rand der Seite gezeigt wird, hat zwei leicht unterschiedliche Strukturen, abhängig davon, ob sie aktiviert oder inaktiviert ist. In der inaktiven Form ist ihre Struktur in vier Domänen unterteilt. Zählt man vom N-Terminus, sind nur die ersten drei dieser Domänen an einer engen Wechselwirkung mit dem [3Fe-4S]-Cluster beteiligt, aber die aktive Stelle besteht aus Resten aller vier Domänen, einschließlich der größeren C-terminalen Domäne. Fe-S-Cluster und SO42-Anionen befinden sich ebenfalls an der aktiven Stelle. Nach der Aktivierung des Enzyms wird es ein zusätzliches Eisenatom erwerben, wodurch ein [4Fe-4S]-Cluster entsteht. Die Struktur der verbleibenden Enzyme hat sich jedoch kaum verändert. Die konservativen Atome zwischen den beiden Formen befinden sich im Wesentlichen an derselben Position, mit einem Unterschied von 0,1 Å.

Abbildung 1. Aconitase-Familie.

Biochemische Eigenschaften

Ähnlich wie bei Tieren hat Aconitase mindestens zwei Isoenzyme im Zytoplasma und in den Mitochondrien. Aber Bellis et al. fanden in Kürbis-Keimblättern heraus, dass es neben dem Isoenzym I (ACO I) und dem Isoenzym II (ACO II) möglicherweise auch ein Isoenzym III (ACO III) gibt. Sie untersuchten weiter und fanden heraus, dass cis-Aconitinsäure-Enzyme, insbesondere mitochondriale Isoenzyme, relativ instabile Enzyme sind, die während des Trennungs- und Reinigungsprozesses leicht inaktiviert werden; der offensichtliche Unterschied zu tierischen Organismen besteht darin, dass sie aus demselben Pflanzenmaterial stammen. Die subzelluläre Verteilung der Aconitase-Isoenzyme ist aufgrund ihrer ähnlichen isoelektrischen Punkte (pI) nicht leicht zu trennen. Daher sind die Trennung und Reinigung von pflanzlicher Aconitase und ihren Isoenzymen im Vergleich zu tierischen Organismen relativ rückständig. Verwandte Forschung. Darüber hinaus sind einige der enzymatischen Eigenschaften von cis-Aconitinsäure ebenfalls unterschiedlich, abhängig von den verschiedenen Pflanzenmaterialien.

Sensitivität gegenüber reaktiven Sauerstoffspezies

Tierische und menschliche Aconitase sind sehr empfindlich gegenüber ROS, was möglicherweise mit der Anwesenheit von 4Fe-4S, das in seiner aktiven Stelle leicht oxidiert wird, zusammenhängt. Zum Beispiel enthält die mitochondriale Aconitase des Menschen 4Fe-4S und wird zu einem Redoxsensor, der sehr empfindlich auf ROS reagiert, während O-2 sie inaktiviert und gleichzeitig den Gehalt an H2O2 und freiem Fe²⁺ in den Mitochondrien erhöht, wodurch die Bildung von OH induziert wird. Die große Menge an ROS, die im Prozess der Widrigkeiten und des Alterns produziert wird, kann cisconitase irreversibel inaktivieren, und diese Inaktivierung steht im Zusammenhang mit der Carboxylierungsreaktion, die durch ROS an der aktiven Stelle von cisconitase verursacht wird und von Metallionen abhängt und eine standortspezifische Oxidation eng damit verbunden ist.

Schlussfolgerungen

Bis jetzt haben die Menschen zwar ein gewisses Verständnis für die Eigenschaften und Funktionen von Aconitase gewonnen, die Regulation von NO, ROS und anderen aktiven Molekülen auf dieses Enzym wurde jedoch nur in wenigen Pflanzenmaterialien wie Kürbis und Tabak bestätigt.