Ribonukleotidreduktáza

Podjednotka R1 ribonukleotidreduktázy z S. typhimurium

Ribonukleotidreduktáza je enzym přítomný u většiny druhů organismů, který katalyzuje redukci ribonukleotidů na deoxyribonukleotidy. Substrátem tohoto enzymu jsou ribonukleosiddifosfáty (NDP – tedy ADP, CDP, GDP, UDP), z nichž vytváří deoxyribonukleosiddifosfáty (dNDP).[1]

Reakce

Katalytická reakce tohoto enzymu

Při reakci dochází k přenosu redukčních ekvivalentů z thioredoxinu (který je získává z koenzymu NADPH činností thioredoxinreduktázy) nebo z glutaredoxinu (který je získává z glutathionu). Enzym je u E. coli i u většiny eukaryotních organismů dimerní.[2] Reakce, kterou katalyzuje ribonukleotidreduktáza, je zcela unikátní a nepodobná jiným enzymatickým reakcím. Je příkladem zapojení volných radikálů do enzymové chemie. Dvě aktivní místa se nachází uprostřed dimeru, mezi jeho podjednotkami (R1 a R2). V každém z aktivních míst přispívá R1 dvěma SH skupinami a R2 nese tyrosylový radikál.[2]

Enzym je pod promyšlenou regulační kontrolou. Jeho celková aktivita je regulována vazbou ATP či dATP do jednoho z regulačních míst (ATP enzym aktivuje, dATP činnost enzymu tlumí). Druhé regulační místo váže ATP, dATP, dTTP a dGTP. Pokud je do tohoto místa navázáno ATP či dATP, aktivuje se redukce UDP a CDP. Když se do tohoto místa naváže dTTP nebo dGTP, aktivuje se redukce GDP, příp. ADP. Díky těmto dvěma regulačním procesům nejenže enzym pracuje jen tehdy, je-li v buňce potřeba doplnit deoxyribonukleosidtrifosfáty, ale systém je dokonce schopný reagovat na nadbytek konkrétních nukleotidů.[2]

Typy

  • Třída I – Třída I ribonukleotidreduktáz vyžaduje kyslík – ten je nutný k regeneraci tyrosylových radikálů. Tato třída enzymů tedy funguje pouze v aerobním prostředí. Kofaktorem je železo.[2]
  • Třída II – Třída II ribonukleotidreduktáz obsahuje kofaktor 5'-deoxyadenosylkobalamin.[2]
  • Třída III – Tzv. nukleosidtrifofosfát reduktáza katalyzuje alternativní reakci s nukleosidtrifosfáty, které redukuje za současné oxidace thioredoxinu. Kofaktorem je kobalt. Byla nalezena u anaerobní bakterie Lactobacillus leichmannii,[1] podobný enzym však za anaerobních podmínek zřejmě začne produkovat i E. coli, ten obsahuje FeS centrum a pro činnost vyžaduje NADPH a S-adenosylmethionin.[2]

Reference

  1. ↑ a b Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1. 
  2. ↑ a b c d e f LEHNINGER, Albert L., David L. Nelson, Michael M. Cox. Lehninger principles of biochemistry. 3rd. vyd. New York: Worth Publishers, 2000. Dostupné online. ISBN 1-57259-931-6. 

Média použitá na této stránce

Ribonucleotide reductase mechanism.jpg
(c) Pekos from en.wikipedia.org, CC-BY-SA-3.0
Mechanism to catalyze the conversion of ribonucleotides to deoxyribonucleotides (adapted from Nelson & Cox, 2000).
1PEU R1E.png

Crystallographic structure of the ribonucleotide reductase protein R1E from Salmonella typhimurium. The protein is rainbow colored (N-terminus = blue, C-terminus = red) while deoxyadenosine triphosphate is show as sticks and a complexed magnesium ion as a grey sphere.[1]

  1. ↑ PDB: 1PEU​; Uppsten M, Färnegårdh M, Jordan A, Eliasson R, Eklund H, Uhlin U (June 2003). "Structure of the large subunit of class Ib ribonucleotide reductase from Salmonella typhimurium and its complexes with allosteric effectors". J. Mol. Biol. 330 (1): 87–97. PMID 12818204.