Az orotidin-5′-monofoszfát-dekarboxiláz (OMP-dekarboxiláz) vagy orotidilát-dekarboxiláz a pirimidinnukleotid-bioszintézisben érintett enzim. Az orotidin-monofoszfát (OMP) dekarboxilezését katalizálja uridin-monofoszfáttá (UMP). Funkciója az uridin-, citidin- és timidin-trifoszfát de novo bioszintéziséhez szükséges. Gyakran használják tudományos kutatásban rendkívüli katalitikus hatékonysága és élesztőtörzs-vizsgálatban szelekciós markerkénti haszna miatt. bélyegkép|450px|Az OMP-dekarboxiláz katalizálta reakció Katalízis Az OMP-dekarboxiláz rendkívül hatékony katalizátor, mely a reakció sebességét 1017-szeresére növeli. Ez azt jelenti, hogy míg a katalizálatlan reakció során a reagensek fele 78 millió év alatt alakulna át, az enzim ezt 18 milliszekundumra csökkenti. Ez különösen annak fényében jelentős, hogy nem használ kofaktort, fémet vagy prosztetikus csoportot. A katalízis az aktív helyen található néhány töltött aminosavon alapul. bélyegkép|450px|Az OMP-dekarboxiláz aktív helye inhibitorához, a BMP-hez kötve. Látható a szubsztrát 6. atomjához kötött hidroxilcsoport. A kép forrása az 1LOR kristályszerkezet pymol megtekintőben látható pillanatképe.
Az OMP-dekarboxiláz hatásmechanizmusa alapos tudományos kutatások tárgya volt. A pirimidin 6. szénatomján lévő karboxilcsoport elvesztését az aszparaginsav karboxilcsoportjának közelsége okozz, amely az alapállapotot a katalizálatkan reakció átmeneti állapotához képest destabilizálja. Több hipotézis ismert arról, milyen formát vesz fel az átmeneti állapot, mielőtt a 6. azén protonálása a végterméket adja. Sok tanulmány vizsgálta egy erős OMP-dekarboxiláz-gátló, a 6-hidroxiuridin-monofoszfát (BMP, barbituridin-monofoszfát) kötését az aktív helyen az átmeneti állapot stabilizálásában részt vevő aminosavak azonosításához, mint az a BMP-kötött enzim képén látható. Több feltételezett mechanizmusa van az OMP enzimatikus dekarboxilezésének, például a 2. oxigén protonálása ikerionos köztitermék keletkezésével, s 4. oxigénen való anionstwbilizáció vagy az 5. szén nukleofil támadása. A jelenlegi konszenzus szerint a szén-dioxid eltávolítása után stabilizált karbanion keletkezik a 6. szénatomon. Ezt kinetikus izotóphatásokat kompetitív inhibícióval és aktívhely-mutagenezissel együtt vizsgáló tanulmányok alapján javasolták. E mechanizmusban a rövid életű karbaniont egy közeli lizin stabilizálja a protonálás előtt. Az erősen bázikus, elektronikusan nem stabilizált etenil-karbanion köztitermékként enzimatikus (és általában biológiai) rendszerekben ritka. Az enzim mikrokörnyezete azonban segíti ennek stabilizálását. Az enzimhez kötött karbanion köztitermék pKaH-értéke 22-nél nem nagyobb deutériumcserés kísérletek alapján. Bár továbbra is erősen bázikus, a megfelelő szabad karbanion köztitermék pKaH-ja még magasabb, 30–34 közt lehet az analóg 1,3-dimetiluracilon alapuló mérések alapján, vagyis az enzim a karbaniont legalább 14 kcal/mol mértékben stabilizálja. bélyegkép|500px|Az OMP-dekarboxiláz katalízisének sematikus ábrája feltételezett etenil-karbanionnal a 6. szénen. E karbaniont valószínűleg a közeli protonált lizin stabilizálja. A Lys93 és Asp91 számozás az S. cerevisiae OMP-dekarboxilázának felel meg.
Kapcsolat az UMP-szintázzal Élesztőben és baktériumokban az OMP-dekarboxiláz egyfunkciós enzim. Emlősökben azonban az OMP-dekarboxiláz egy két katalitikus hellyel rendelkező fehérjének része. E kétfunkciós enzim az uridin-monofoszfát-szintáz, és az OMP-dekarboxiláz által katalizáltat megelőző reakciót is katalizálja, amely ribóz-5-foszfát transzferje az 5-foszforibozil-1-pirofoszfátról az orotátra, melynek eredményeként OMP keletkezik. Az önálló OMP-dekarboxilázú élőlényekben e reakciót az orotát-foszforiboziltranszferáz katalizálja.
Az élesztő genetikájában Az OMP-dekarboxilázt az élesztőben kódoló gén (URA3) mutációja auxotrófiát okoz az uracilra nézve. A működő OMP-dekarboxilázzal rendelkező élesztőtörzsek érzékenyek az 5-fluororotsavra (5-FOA). Az URA3 gén szelekciós markerkénti azonosítása pozitív és negatív szelekciós stratégiákkal lehetővé tette az OMP-dekarboxiláz kontrollált expressziójának jelentős laboratóriumi eszközként való hasznosítását az élesztő genetikájának vizsgálatában.
Jegyzetek
Fordítás
Kategória:Enzimek