NADP-异柠檬酸脱氢酶的结构及功能.pdf

维普资讯 第 30卷3期 安徽 师 范 大 学 学报 (自然科学版) V0l1．30No．3 2007年5月 JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturalScience) May．2007 NADP．异柠檬酸脱氢酶的结构与功能 朱国萍， 黄恩启， 赵品军 (安徽师范大学生物大分子进化重点实验室，安徽芜湖 241000) 摘 要：异柠檬酸脱氢酶(isocitratedehydrogenase，IDH)在三羧酸(TCA)循环中催化异柠檬酸生成 oc-酮戊二酸，将 NAD 或NADP 还原成 NADH或 NADPH．根据空间结构特点，NADP一依赖性 IDH可分为同源二聚体 IDH和单体 IDH，它们对生物体的能量代谢、生物合成 以及抗氧化胁迫起 重要作用．当碳源贫乏时，NADP．依赖性 IDH的可逆磷酸化对TCA循环和 乙醛酸旁路碳通量 (carbonflux)的分配起关键性调控作用．因此 目前 1DH是研究蛋 白质的结构与功能关系、酶的催 化与调节机制、蛋 白质功能进化的最好模型之一． 关键词：异柠檬酸脱氢酶(IDH)；NADP．依赖性 IDH；同源二聚体 IDH；单体 IDH 中图分类号：Q55。Q71 文献标识码：A 文章编号：1001—2443(2007)03—0366—06 异柠檬酸脱氢酶(isocitratedehydrogenase，IDH)超家族古老而庞大，从细菌到人类普遍存在．必威体育精装版的分 子系统学研究显示，IDH．IMDH(isopropylmalatedehydrogenase)超家族可以分为三个单源性亚族：I型 1DH、 II型 IDH、IMDH及相关酶类[卜 ．IDH-IMDH超家族蛋 白质的功能进化必威体育精装版研究为生命起源于RNA的基 本观点提供了重要依据 J． IDH在三羧酸(TCA)循环中催化异柠檬酸氧化脱羧生成o．酮【戊二酸，NADP．依赖性 IDH (以下简称 IDH，除非特别说明)不仅在能量代谢、氨基酸和维生素合成中扮演重要角色，且在TCA循环和乙醛酸旁路 的碳通量 (carbonflux)分配中起关键性调控作用[][，因此 IDH是国际上公认的研究蛋 白质结构与功能关 系、酶的催化与调节机制、蛋白质功能进化与代谢途径的适应性关系的最好模型之一． 1 NADP．IDHs的生物学特性 1．1 底物及辅酶专一性 已知 IDH的底物是异柠檬酸与金属离子形成的复合物，以NADP或NAY)为辅酶．根据辅酶特异性， IDH可分为NADP．依赖性 IDH(IDHN~)P)和N I)-依赖性 IDH (IDHr )．细菌大多包含 IDHNADP，少数是 IDHNAD． 真核生物细胞质中只含 IDHNADP，而线粒体中 IDHNAB和 IDHNADP都有[ ]．有些 IDH既可将 NADP还原为NADPH，也可将NAD 还原为NADH，只是它的NADPH还原力远高于NADH还原力．如 酶动力学研究显示，大肠杆菌 IDH(EcIDH)的NADP ／NAD 亲和 比约为 7000(k =4．7× 106M一1sec～，k ／l ：690M Sec一1)[¨． 1．2 金属离子的影响 NADP—IDH是金属依赖性酶，Mn2、M 、Fd 、Ni2 、Zn2 、Co2等金属离子都是其激活剂，其中 Mn2和M 是强激活剂．研究表明Fe2可以诱导位于EcIDH和猪线粒体 IDH(PmIDH)蛋白中结合金属 离子的保守残基产生H2o2，致使肽链裂解 ，从而起到调节 IDH活性的作用[引．在一些高等植物中，如豌 豆，zn2既是 IDH激活剂也是抑制剂[．当Ca2离子与异柠檬酸结合形成复合物后，会竞争性抑制 IDH 与异柠檬酸的结合，从而抑制酶活性．因此 Ca2对多种生物的IDH具有很强的抑制作用，如 EcIDH和固 氮细菌 IDH(A IDH)等[，，但 cd 却是人细胞质 IDH(HcIDH)的强激活剂 【J． 收稿 日期 ：2007一O3—1O 基金项 目：国家自然科学基金 ；教育部科学技术研究重点项 目(206066)；