Clorofilaza - Chlorophyllase
| Clorofilaza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificatori | |||||||||
| CE nr. | 3.1.1.14 | ||||||||
| CAS nr. | 9025-96-1 | ||||||||
| Baze de date | |||||||||
| IntEnz | Vizualizare IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Intrare BRENDA | ||||||||
| EXPASy | Vedere NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Intrare KEGG | ||||||||
| MetaCyc | cale metabolică | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Structuri PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontologie genică | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Clorofilaza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificatori | |||||||||
| Simbol | Clorofilaza | ||||||||
| Pfam | PF07224 | ||||||||
| Clanul Pfam | CL0028 | ||||||||
| InterPro | IPR017395 | ||||||||
| |||||||||
Clorofilaza (klawr- uh - fil -eys) este enzima cheie în metabolismul clorofilei . Este o proteină membranară cunoscută în mod obișnuit sub numele de clază ( EC 3.1.1.14 , CLH ) și sistematic cunoscută sub numele de clorofilă clorofilidohidrolază. Clorofilaza se găsește în cloroplast , membrană tilacoidă și etioplast al plantelor cel puțin superioare precum ferigi, mușchi, alge brune și roșii și diatomee. Chlaza este catalizatorul pentru hidroliza clorofilei pentru a produce clorofilidă (numită și Chlide) și fitol . Este, de asemenea, cunoscut că funcționează în esterificarea clidei și transesterificarea . Enzima funcționează optim la pH 8,5 și 50 ° C.
Rolul clorofilazei în defalcarea clorofilei
Clorofila are o importanță deosebită pentru toate organismele fotosintetice și, prin urmare, sinteza și descompunerea acesteia sunt reglementate îndeaproape pe parcursul întregului ciclu de viață al plantei. Defalcarea clorofilei este mai evidentă în schimbările sezoniere, deoarece plantele își pierd culoarea verde în toamnă; este, de asemenea, evident în maturarea fructelor, senescența frunzelor și înflorirea. În acest prim pas, clorofilaza inițiază catabolismul clorofilei pentru a forma clorofilidă. Degradarea clorofilei are loc în rotația clorofilei, precum și în cazul morții celulare cauzate de leziuni, atac patogen și alți factori externi.
Rolul clorofilazei este dublu, deoarece funcționează în ambele procese de ecologizare, cum ar fi colorarea toamnă, și este, de asemenea, considerat a fi implicat în rotația și homeostazia clorofilelor. Cataliza clorofilazei a etapei inițiale de descompunere a clorofilei este importantă pentru dezvoltarea și supraviețuirea plantelor. Defalcarea servește ca o condiție prealabilă în detoxifierea clorofilei potențial fototoxice și a intermediarilor de clorofilă, deoarece însoțește senescența frunzelor la cataboliți non-fluorescenți. Prin urmare, degradarea rapidă a clorofilei și a intermediarilor săi este necesară pentru a preveni deteriorarea celulelor din cauza fototoxicității potențiale a clorofilei.
Reacție și mecanism catalizat de clorofilază
Clorofilaza catalizează hidroliza legăturii ester pentru a produce clorofilidă și fitol. Reacționează prin transesterificare sau hidroliza unui ester carboxilic în care substraturile sale naturale sunt 13-OH-clorofilă a, bacterioclorofilă și clorofilă a.
Hidroliza clorofilei începe cu atacul unui grup carbonil de clorofilă de către oxigenul grupului hidroxil al reziduului crucial de serină al clorofilazei. Acest atac formează o stare de tranziție tetraedrică. Legătura dublă a reformelor carbonilice atacate și serina este apoi esterificată în clorofilidă. În consecință, gruparea fitol părăsește compusul și înlocuiește reziduul de serină de pe enzima clorofilază. Adăugarea de apă la reacție clivează fitolul de pe enzimă. Apoi, prin reacția inversă, oxigenul din grupul hidroxi din apă în etapa anterioară atacă carbonilul intermediarului pentru a forma o altă stare de tranziție tetraedrică. Dubla legătură a carbonilului se formează din nou, iar reziduul de serină revine la clorofilază, iar esterul clorofilei este acum un acid carboxilic. Acest produs este clorofilid.
Chlorophyllide este apoi defalcate la feoforbidei A . După formarea Pheophorbide a, inelul de porifină este scindat de Pheophorbide un oxid pentru a forma RCC determinând planta să-și piardă culoarea verde. RCC este apoi defalcat în pFCC.
Regulament
Regulamentul posttranslational
Sinesisul de citrice și Chenopodium album au fost primele plante din care au fost izolate genele care codifică clorofilaza. Aceste experimente au dezvăluit o secvență codificată necaracteristică (21 de aminoacizi din Citrus sinensis și 30 de aminoacizi din albumul Chenopodium ) situată pe N-terminal care era absentă din proteina matură. Enzima clorofilazei este o alegere inteligentă ca enzimă limitativă a ratei căii catabolice de la degresare și expresia clorofilazei este indusă în citricele tratate cu etilenă . Date recente, însă, sugerează că clorofilaza este exprimată la niveluri scăzute în timpul dezvoltării naturale a fructelor, când are loc de obicei catabolismul clorofilei. De asemenea, unele date sugerează că activitatea clorofilazei nu este în concordanță cu degresarea în timpul senescenței naturale. În cele din urmă, există dovezi că clorofilaza a fost găsită în membrana plicului interior al cloroplastului, unde nu intră în contact cu clorofila. Studii recente inspirate de date inconsistente au arătat că clorofilaza din Citrus lipsită de secvența de 21 amino de pe N-terminal are ca rezultat o descompunere extinsă a clorofilei și efectul de degresare care ar trebui să apară in vivo . Acest clivaj apare în fracțiunea membranei cloroplastice. Atât clorofilaza completă, cât și clorofilaza clivată, matură, au experimentat însă niveluri similare de activitate într-un test in vitro . Aceste date sugerează că proteina matură intră în contact cu substratul său mai ușor din cauza secvenței N-terminale și are loc o anumită reglare naturală care afectează direct activitatea enzimei. O altă posibilitate este că compartimentele suborganelelor se descompun, permițând o cantitate mai mare de activitate enzimatică.
Alte forme de reglementare
Clorofilida, produsul reacției catalizate de clorofilază, se combină spontan cu lipide vegetale precum lipozomii fosfatidilcolinei împreună cu sulfoquinovosil diacilglicerolul . Aceste două lipide inhibă în mod cooperant activitatea clorofilazei, dar această inhibiție poate fi inversată prin prezența Mg ++, un cation divalent. Activitatea clorofilazei depinde și de pH-ul și conținutul ionic al mediului. Valorile kcat și kcat / Km de clorofilază în prezența clorofilei au arătat valori pKa de 6,3 și respectiv 6,7. Temperatura afectează și activitatea clorofilazei. Clorofilaza de grâu este activă între 25 și 75 ° C. Enzima este inactivată la temperaturi peste 85 ° C. Clorofilaza de grâu este stabilă cu 20 ° C mai mare decât alte clorofilaze. Aceste alte clorofilaze pot rămâne active la temperaturi de până la 55 ° C.
Etilena induce sinteza clorofilazei și favorizează degresarea citricelor. Clorofilaza a fost detectată în extractele proteice ale fructelor tratate cu etilenă. Fructele tratate cu etilenă au avut activitate de clorofilază crescută de 5 ori în 24 de ore. Etilena, mai precis, induce rate crescute de transcriere a genei clorofilazei.
Există, de asemenea, dovezi ale unui domeniu serin lipazic foarte conservat în enzima clorofilază care conține un reziduu serin care este esențial pentru activitatea enzimei. Histidna și reziduurile de acid aspartic sunt, de asemenea, o parte a triadei catalitice a clorofilazei ca serină hidrolază . Prin urmare, inhibitorii specifici pentru mecanismul serinhidrolazei inhibă în mod eficient enzima clorofilazei. De asemenea, mutațiile la aceste reziduuri specifice de aminoacizi determină pierderea completă a funcției, deoarece mutațiile schimbă situl catalitic al enzimei clorofilază.
