อะซีโตแลคเตทซินเทส
โครงสร้างผลึกของ อะซีโตไฮดรอกซีแอซิดซินเทส ของ Arabidopsis thalianaที่ซับซ้อนกับสารกำจัดวัชพืชซัลโฟนิลยูเรียเมทซัลฟูรอน-เมทิล[ 1 ]
ตัวระบุ
หมายเลข EC	2.2.1.6
หมายเลข CAS	9027-45-6
ชื่ออื่น	ไพรูเวท:ไพรูเวทอะเซทัลดีไฮด์ทรานสเฟอเรส (ดีคาร์บอกซิเลชัน)
ฐานข้อมูล
อินท์เอ็นซ์	มุมมองของ IntEnz
เบรนด้า	เบรนด้าเข้าร่วม
เอ็กซ์แพซี่	มุมมองของ NiceZyme
เคกก์	รายการ KEGG
เมตาไซค์	วิถีการเผาผลาญ
ไพรแอม	ประวัติโดยย่อ
โครงสร้างPDB	RCSB PDB PDBe PDBsum
ออนโทโลยีของยีน	อามิโก้ / ควิกโก้
ค้นหา พีเอ็มซี บทความ พับเมด บทความ เอ็นซีบีไอ โปรตีน

เอนไซม์อะซีโตแลคเตตซินเทส ( ALS ) (หรือที่รู้จักกันในชื่ออะซีโตไฮดรอกซีแอ ซิด หรืออะซีโตไฮดรอกซีแอซิดซิน เทส ตัว ย่อAHAS ) ^{[ 2 ]}เป็นโปรตีนที่พบในพืชและจุลินทรีย์ ALS เร่งปฏิกิริยาขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์กรดอะมิโนแบบโซ่กิ่ง ( วาลีนลิวซีนและไอโซลิวซีน ) ^{[ 3 ]}

เปปไทด์เร่งปฏิกิริยาของ ALS ในArabidopsis thaliana (ผักกาดหูหนู) เป็นโปรตีนคลอโรพลาสต์ ที่ประกอบด้วยสารตกค้าง 670 ตัว โดย 615 ตัวสุดท้ายก่อตัวเป็นรูปแบบที่ออกฤทธิ์ พบโดเมนหลักสามโดเมน โดยมี ไท อามีนไพโรฟอสเฟต สอง ตัวประกบโดเมนที่จับกับ NAD/FAD ที่คล้ายกับ DHS ^{[ 4 ]}ในการกำหนด SCOP หน่วยย่อยเหล่านี้มีชื่อว่า d1yhya1, d1yhya2 และ d1yhya3 จากปลาย N ไปยังปลาย C ^{[ 5 ]}

โครงสร้างของอะซีโตแลคเตทซินเทสที่ใช้ในรูปภาพบนหน้านี้ ได้รับการกำหนดโดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่ความยาวคลื่น 2.70 อังสตรอม

มีลิแกนด์เฉพาะห้าชนิดที่ทำปฏิกิริยากับโปรตีนนี้ ลิแกนด์ทั้งห้าชนิดมีรายชื่อดังต่อไปนี้

พันธะ FAD ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยา

อะซีโตแลคเตตซินเทสเป็นเอนไซม์ เร่งปฏิกิริยา ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดอะมิโนต่างๆ เอนไซม์นี้มีรหัส Enzyme Commission Code คือ 2.2.1.6 ซึ่งหมายความว่าเอนไซม์นี้เป็นทรานส์คีโตเลสหรือทรานส์อัลโดเลส ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มทรานสเฟอเรสที่ถ่ายโอนหมู่แอลดีไฮด์หรือคีโตน ในกรณีนี้ อะซีโตแลคเตตซินเทสเป็นทรานส์คีโตเลส ซึ่งเคลื่อนที่ไปมาได้ โดยมีทั้งรูปแบบแคตาโบลิกและอะนาโบลิก เอนไซม์เหล่านี้ออกฤทธิ์ต่อคีโตน ( ไพรูเวต ) และสามารถเคลื่อนที่ไปมาในห่วงโซ่เมตาโบลิกได้ พบได้ในมนุษย์ สัตว์ พืช และแบคทีเรีย ในพืช เอนไซม์เหล่านี้จะอยู่ในคลอโรพลาสต์เพื่อช่วยในกระบวนการเมตาโบลิก^{[ 4 ]}ในยีสต์ขนมปัง เอนไซม์เหล่านี้จะอยู่ในไมโทคอนเดรีย^{[ 6 ]}ในการทดลองหลายครั้ง พบว่าสายพันธุ์กลายพันธุ์ของ Escherichia coli K-12 ที่ไม่มีเอนไซม์นั้นไม่สามารถเจริญเติบโตได้หากมีเพียงอะซิเตตหรือโอเลเอตเป็นแหล่งคาร์บอนเพียงอย่างเดียว^{[ 7 ]}

พบ รูปแบบการสลายตัวที่ไม่จับกับ FAD ( InterPro :  IPR012782 ) ในแบคทีเรียบางชนิด

อะซีโตแลคเตตซินเทส หรือที่รู้จักกันในชื่อ อะซีโตไฮดรอกซีแอซิดซินเทส เป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนไพรูเวตเป็นอะซีโตแลคเตตโดย เฉพาะ

2 CH ₃ COCO ₂ ⁻ → ⁻ O ₂ CC(OH)(CH ₃ )COCH ₃ + CO ₂

ปฏิกิริยานี้ใช้ไทอามีนไพโรฟอสเฟตในการเชื่อมโมเลกุลไพรูเวตสองโมเลกุลเข้าด้วยกัน ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยานี้คืออะซีโตแลคเตต ซึ่งในที่สุดจะกลายเป็นวาลีนหรือลิวซีน ปฏิกิริยาที่คล้ายกันของไพรูเวตกับ 2-ออกโซบิวทาโนเอตจะให้ผลผลิตเป็น 2-อะซีโต-2-ไฮดรอกซีบิวทิเรต ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของไอโซลิวซีน กรดอะมิโนทั้งสามชนิดนี้เป็นกรดอะมิโนจำเป็นและมนุษย์ไม่สามารถสังเคราะห์ได้เอง นี่จึงเป็นที่มาของชื่อทางระบบว่า ไพรูเวต:ไพรูเวตอะซีทัลดีไฮด์ทรานสเฟอเร ส (ดีคาร์บอกซิเลติง)

กรดอะมิโน 4 ชนิดที่เฉพาะเจาะจงมีบทบาทสำคัญในการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์นี้ โดยระบุรายชื่อกรดอะมิโนเหล่านั้นไว้ด้านล่าง พร้อมกับระบุโคแฟคเตอร์ที่จำเป็นไว้ถัดไป

ลำดับหลักของโปรตีนนี้ในArabidopsisแสดงไว้ด้านล่าง กรดอะมิโนที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาจะถูกเน้นด้วยตัวหนา การกลายพันธุ์ของ Asp428 ซึ่งเป็นลิแกนด์คาร์บอกซิเลตที่สำคัญต่อ Mg(2+) ใน "โมทีฟ ThDP" ส่งผลให้ความสัมพันธ์ของ AHAS II กับ Mg(2+) ลดลง ในขณะที่ D428N กลายพันธุ์แสดงความสัมพันธ์กับ ThDP ใกล้เคียงกับชนิดปกติเมื่ออิ่มตัวด้วย Mg(2+) แต่ D428E มีความสัมพันธ์กับ ThDP ลดลง การกลายพันธุ์เหล่านี้ยังนำไปสู่การพึ่งพา K(+) ของเอนไซม์ด้วย^{[ 8 ]}

>sp|P1759|86-667 TFISRFAPDQPRKGADILVEALERQGVETVFAYPGGASMEIHQALTRSSSIRNVLPRHEQGGVFAAEGYARSSGKPGICIATSGPGATNLVSGLADALLD SVPLVAITGQVPRRMIGTDAFQETPIVEVTRSITKHNYLVMDVEDIPRIIEEAFFLATSGRPGPVLVDVPKDIQQQLAIPNWEQAMRLPGYMSRMPKPPE DSHLEQIVRLISKKPVLYVGGGCLNSSDELGRFVELTGIPVASTLMGLGSYPXDDELSLHMLGMHGTVYANYAVEHSDLLLAFGVRFDDRVTGKLEAF ASRAKIVHIDIDSAEIGKNKTPHVSVCGDVKLALQGMNKVLENRAEELKLDFGVWRNELNVQKQKFPLSFKTFGEAIPPQYAIKVLDELTDGKAIISTG V GQHQMWAAQFYNYKKPRQWLSSGGL G A M GFGLPAAIGASVANPDAIVVDIDGDGSFIMNVQELATIRVENLPVKVLLLNNQHLGMVMQWEDRFYKANRAH TFLGDPAQEDEIFPNMLLFAAACGIPAARVTKKADLREAIQTMLDTPGPYLLDVICP H QEHVLPMIPSGGTFNDVITEGDGR 

เนื่องจากการยับยั้งและปัจจัยหลายประการ ทำให้กระบวนการนี้เป็นไปอย่างช้าๆ

ใน Arabidopsis โซ่ ALS ที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยา 2 โซ่ ( InterPro :  IPR012846 ) จะรวมตัวกับหน่วยย่อยควบคุมขนาดเล็ก 2 หน่วย ( InterPro :  IPR004789 ) คือAHASS2 และ AHASS1 [ ^{10 ] [ 11 ] [ 12 ] การ}จัดเรียงแบบนี้พบได้ทั่วไปใน ALS ทั้งในแบคทีเรียและยูคาริโอต โครงสร้างเฮเทอโรเมอริกได้รับการพิสูจน์ใน E. coli ในปี 1984 และในยูคาริโอต ( S. cerevisiaeและPorphyra purpurea ) ในปี 1997 ^{[ 13 ]}โปรตีนควบคุมส่วนใหญ่มีโดเมน ACT ( InterPro :  IPR002912 ) และบางส่วนมีปลาย C ที่คล้ายNiKR ( InterPro :  IPR027271 )

ในแบคทีเรีย ( E. coli ) อะซีโตแลคเตตซินเทสประกอบด้วยไอโซฟอร์มสามคู่ แต่ละคู่ประกอบด้วยซับยูนิตขนาดใหญ่ ซึ่งเชื่อว่ามีหน้าที่ในการเร่งปฏิกิริยาและซับยูนิตขนาดเล็กสำหรับการยับยั้งแบบป้อนกลับแต่ละคู่ของซับยูนิต หรือ ALS I, II และ III ตามลำดับ จะอยู่บนโอเปรอน ของตัวเอง คือ ilvBN, ilvGM และ ilvIH (โดยที่ ilvN ควบคุม ilvB และในทางกลับกัน) โอเปรอนเหล่านี้ร่วมกันสร้างเอนไซม์หลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดอะมิโนแบบโซ่กิ่ง การควบคุมจะแตกต่างกันสำหรับแต่ละโอเปรอน^{[ 14 ]}

โอเปรอน ilvGMEDAเข้ารหัสคู่ยีน ilvGM (ALS II) รวมถึงเอนไซม์ทรานส์อะมิเนสของกรดอะมิโนสายโซ่กิ่ง (ilvE), ไดไฮดรอกซีแอซิดดีไฮดราเทส (ilvD) และทรีโอนีนแอมโมเนียไลเอส (ilvA) การทำงานของโอเปรอนนี้ถูกควบคุมโดยการยับยั้งแบบป้อนกลับในรูปแบบของการลดทอนการถอดรหัสกล่าวคือการถอดรหัสจะลดลงเมื่อมีผลิตภัณฑ์สุดท้ายของวิถีการสังเคราะห์ ซึ่งก็คือกรดอะมิโนสายโซ่กิ่งอยู่

โอเปรอน ilvBNC เข้ารหัสคู่ยีน ilvBN (ALS I) และเอนไซม์ketol-acid reductoisomerase (ilvC) มีการควบคุมในลักษณะเดียวกัน แต่มีความจำเพาะต่อไอโซลิวซีนและลิวซีนเท่านั้น วาลีนไม่มีผลต่อ โอเปรอนนี้โดยตรง

โอเปรอน ilvGMEDAและilvBNCทั้งสองตัวจะถูกปลดปล่อยออกมาในช่วงที่กรดอะมิโนโซ่กิ่งขาดหายไป โดยกลไกเดียวกันกับที่ยับยั้งพวกมัน โอเปรอนทั้งสองตัวนี้ รวมทั้งโอเปรอนตัวที่สามilvIHด้วย จะถูกควบคุมโดยโปรตีนที่ตอบสนองต่อลิวซีน (Lrp) ^{[ 15 ] [ 16 ]}

สารยับยั้ง ALS ถูกใช้เป็นสารกำจัดวัชพืช ที่ค่อยๆ ทำให้พืชที่ได้รับผลกระทบขาด กรดอะมิโนเหล่านี้ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การยับยั้งการสังเคราะห์ DNA สารเหล่านี้มีผลต่อทั้งหญ้าและพืชใบเลี้ยงคู่ พวกมันไม่ใช่กลุ่มทางเคมี แต่เป็นกลุ่มกลไกการออกฤทธิ์ที่ มีเคมีที่หลากหลาย กลุ่มสารยับยั้ง ALS ประกอบด้วย ซัลโฟนิลยูเรีย (SUs), อิมิดาโซลิโนน , ไตรอะโซโล ไพริมิ ดีน (ดูหมวดหมู่: ไตรอะโซโลไพริมิดีน ), ไพริ มิดินิลออกซีเบนโซเอตและซัลโฟนิลอะมิโนคาร์บอนิลไตรอะโซลิโนน [ ^{17 ] ณ}เดือนมีนาคม 2022 สารยับยั้ง ALS ประสบปัญหาการดื้อยาที่ร้ายแรงที่สุด (เท่าที่ทราบ) ในบรรดาสารกำจัดวัชพืชทุกกลุ่ม โดยมีพืชเป้าหมายที่ดื้อยาที่ทราบแล้ว 169 ชนิด^{[ 18 ]}โครงสร้างของสารกำจัดวัชพืช ALS แตกต่างจากสารตั้งต้น ปกติอย่างสิ้นเชิง ดังนั้นจึงไม่มีสารใดจับที่ตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาแต่จะจับที่ตำแหน่งเฉพาะสำหรับการออกฤทธิ์ของสารกำจัดวัชพืชแทน ดังนั้นคาดว่าการกลายพันธุ์ต้านทาน จะมีผลที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวางต่อกิจกรรมเร่งปฏิกิริยา ALS ปกติ ทั้งในเชิงบวก เชิงลบ และเป็นกลาง ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลยที่การทดลองได้แสดงให้เห็นเช่นนั้น รวมถึง Yu et al. , 2007 ที่พบการต้านทานในHordeum murinumเนื่องจาก การแทนที่ โพรลีน → ซีรีนที่กรดอะมิโน 197 ทำให้ กิจกรรม ALS เพิ่มขึ้น 2-3 เท่า^{[ 2 ]}

ในการศึกษาEscherichia coliพบว่าโดเมนการจับ FAD ของ ilvB สามารถทำปฏิกิริยากับ ilvN และกระตุ้นเอนไซม์ AHAS I ได้^{[ 19 ]}

• Acetolactate+synthase ที่ หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
• แผนการของรามจันดราน[1]
• [2]