Enzim ThiolaseThiolases juga dikenal sebagai asetil-Koenzim A acetyltransferases (ACAT) adalah enzim-enzim yang mengubah dua unit asetil-KoA untuk KoA acetoacetyl di jalur mevalonate .

Thiolases mana-mana enzim yang memiliki peran kunci dalam banyak jalur biokimia penting, termasuk oksidasi beta jalur degradasi asam lemak dan berbagai jalur biosintesis. Anggota keluarga thiolase dapat dibagi menjadi dua kategori besar: thiolases degradatif dan biosintesis thiolases. Kedua jenis thiolase ditemukan baik di eukariota dan prokariota : acetoacetyl-KoA thiolase dan 3-ketoacyl-KoA thiolase. 3-ketoacyl-KoA thiolase (juga disebut thiolase I) memiliki spesifisitas rantai-panjang yang luas untuk substrat dan terlibat dalam jalur degradatif seperti asam lemak beta-oksidasi. Acetoacetyl-KoA thiolase (juga disebut thiolase II) spesifik untuk thiolysis dari acetoacetyl-KoA dan terlibat dalam jalur biosintesis seperti poli asam beta-hidroksibutirat sintesis atau steroid biogenesis.

Pembentukan ikatan karbon-karbon merupakan langkah kunci dalam jalur biosintesis dimana asam lemak dan poliketida dibuat. Superfamili thiolase enzim mengkatalisis pembentukan karbon-karbon ikatan melalui thioester tergantung kondensasi Claisen reaksi mekanisme.

Fungsi

Thiolases adalah keluarga dari evolusi terkait enzim . Dua jenis thiolase ditemukan baik di eukariota dan prokariota: acetoacetyl-KoA thiolase dan 3-ketoacyl-KoA thiolase. 3-ketoacyl-KoA thiolase (juga disebut thiolase I) memiliki spesifisitas rantai-panjang yang luas untuk substrat dan terlibat dalam jalur degradatif seperti asam lemak beta-oksidasi. Acetoacetyl-KoA thiolase (juga disebut thiolase II) spesifik untuk thiolysis dari acetoacetyl-KoA dan terlibat dalam jalur biosintesis seperti poli beta-hidroksibutirat sintesis atau biogenesis steroid.

Pada eukariota, ada dua bentuk 3-ketoacyl-CoA thiolase: satu terletak di mitokondria dan yang lainnya di peroksisom.

Ada dua residu sistein penting untuk aktivitas dilestarikan thiolase. Yang pertama terletak di bagian N-terminal dari enzim yang terlibat dalam pembentukan asil-enzim menengah, yang kedua terletak di ujung C-terminal basis situs aktif terlibat dalam deprotonasi dalam reaksi kondensasi.

Fungsi biologis

Pada eukariotik sel, terutama di sel-sel mamalia, menunjukkan keragaman thiolases di lokalisasi intraseluler yang terkait dengan fungsi metabolisme mereka serta dalam spesifisitas substrat. Misalnya, mereka memberikan kontribusi untuk lemak-asam β-oksidasi dalam peroksisom dan mitokondria , keton tubuh metabolisme dalam mitokondria, dan langkah-langkah awal jalur mevalonate dalam peroksisom dan sitoplasma. Selain penyelidikan biokimia, analisis genetik gangguan telah membuat jelas dasar dari fungsi mereka. studi genetik juga telah mulai untuk mengungkapkan fungsi fisiologis thiolases dalam ragi Saccharomyces cerevisiae. Thiolase adalah sangat penting dalam jalur enzimatik utama seperti lemak-asam, steroid dan sintesis poliketida. Pemahaman rinci biologi struktural adalah

relevansi medis yang hebat, misalnya, untuk pemahaman yang lebih baik dari penyakit yang disebabkan oleh kekurangan genetik dari enzim-enzim dan untuk pengembangan antibiotik baru. Memanfaatkan fleksibilitas katalitik rumit dari synthases poliketida untuk sintesis biologis dan medis produk-produk alami yang relevan juga perspektif masa depan penting dari studi tentang enzim superfamili ini.

Mekanisme

Reaksi dikatalisis oleh thiolase

Thioesters lebih reaktif daripada ester oksigen dan intermediet umum dalam lemak-asam metabolisme. Ini tioester dibuat oleh konjugasi asam lemak dengan kelompok SH bebas dari pantetheine bagian baik koenzim A (KoA) atau protein pembawa asil ( ACP).

Semua thiolases, apakah mereka biosintesis atau degradatif in vivo, preferentially mengkatalisis degradasi 3-ketoacyl-KoA untuk membentuk asetil-KoA dan asil-KoA diperpendek spesies, tetapi juga mampu katalis kebalikan kondensasi Claisen reaksi. Ini adalah mapan dari studi pada thiolase biosintesis dari Z. ramigera bahwa reaksi thiolase terjadi dalam dua langkah dan mengikuti kinetika pingpong. Pada langkah pertama dari kedua degradatif dan reaksi biosintesis, yang Cys89 nukleofilik (atau yang ) setara menyerang substrat asil-KoA (atau 3-ketoacyl-KoA), yang menyebabkan pembentukan asil-KoA kovalen menengah. Pada langkah kedua, penambahan KoA (dalam reaksi degradatif) atau asetil- KoA (dalam reaksi biosintesis) ke asil-enzim intermediate memicu pelepasan produk dari enzim.

Struktur

Kebanyakan enzim dari keluarga Super thiolase yang dimer . Namun, monomer belum diamati. Tetrameters diamati hanya dalam subfamili thiolase dan, dalam kasus ini, dimer telah dimerized menjadi tetramers. Struktur kristal dari thiolase biosintesis tetrameric dari Zoogloea ramigera telah ditentukan pada resolusi 2.0 Å. Struktur mengandung motif tetramerization mencolok dan novel 'kandang-seperti', yang memungkinkan untuk beberapa gerak engsel dari dua dimer ketat dengan menghormati satu sama lain. Para tetramer enzim asetat di Cys89 dan memiliki molekul KoA terikat dalam masing-masing aktif situsnya kantong.