Saccharose-phosphate synthase - Sucrose-phosphate synthase
| sucrose-phosphate synthase | |||||||||
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 Saccharose phosphate synthase monomère, Halothermothrix orenii
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| Identifiants | |||||||||
| Numéro CE | 2.4.1.14 | ||||||||
| Numero CAS | 9030-06-2 | ||||||||
| Bases de données | |||||||||
| IntEnz | Vue IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrée BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Vue NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Entrée KEGG | ||||||||
| MetaCyc | voie métabolique | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Structures PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontologie des gènes | AmiGO / QuickGO | ||||||||
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La sucrose-phosphate synthase est une enzyme végétale impliquée dans la biosynthèse du saccharose . Spécifiquement, cette enzyme catalyse le transfert d'un groupe hexosyle de l'uridine diphosphate glucose ( UDP-glucose ) au D- fructose 6-phosphate pour former UDP et D-saccharose-6-phosphate. Cette étape réversible agit comme le point de contrôle régulateur clé dans la biosynthèse du saccharose, et est un excellent exemple de diverses stratégies clés de régulation enzymatique telles que le contrôle allostérique et la phosphorylation réversible .
Cette enzyme participe au métabolisme de l' amidon et du saccharose .
Nomenclature
Cette enzyme appartient à la famille des glycosyltransférases , plus précisément les hexosyltransférases . Le nom systématique de cette classe d'enzymes est UDP-glucose: D-fructose 6-phosphate 2-alpha-D-glucosyltransférase. Les autres noms d'usage courant incluent UDP-glucose-fructose-phosphate glucosyltransférase, sucrosephosphate-UDP glucosyltransférase, UDP-glucose-fructose-phosphate glucosyltransférase, SPS, uridine diphosphoglucose-fructose phosphate glucosyltransférase, sucrose 6-phosphate synthase et sucrose phosphate synthétase phosphate-uridine diphosphate glucosyltransférase.
Structure
Des études de diffraction des rayons X ont révélé que la structure d' Halothermothrix orenii SPS appartient à la famille des plis GT-B. Comme les autres protéines GT-B, SPS contient deux domaines de Rossmann qui sont appelés le domaine A et le domaine B. En général, la structure de ces domaines est quelque peu similaire, car les deux contiennent des feuilles bêta centrales entourées d' hélices alpha . Cependant, le domaine A se compose de huit brins bêta parallèles et de sept hélices alpha, tandis que le domaine B contient six brins bêta parallèles et neuf hélices alpha. Ces domaines sont joints par des boucles de résidus pour former une fente de liaison au substrat , où l'accepteur de groupe glucosyle se lie.
Bien que H. orenii soit une bactérie non photosynthétique , diverses études indiquent que la structure de son SPS est similaire à celle de la plante SPS. Premièrement, les anticorps avec des spécificités élevées pour le SPS végétal ciblent également le SPS bactérien, indiquant que la structure est suffisamment conservée pour que l'anticorps reconnaisse l'enzyme en tant qu'antigène. En outre, des études génomiques révèlent que des homologues végétaux étroitement apparentés présentent jusqu'à 54% d'identités de séquence.
Mécanisme
Dans la conformation ouverte de H. orenii SPS, le fructose 6-phosphate forme des liaisons hydrogène avec les résidus Gly-33 et Gln-35 dans le domaine A tandis que l'UDP-glucose interagit avec le domaine B. Des études sur les structures cristallines révèlent qu'après la liaison, les deux domaines se tordent pour réduire l'entrée de la fente de liaison du substrat de 20 Â à 6 Â. Dans cette conformation fermée, le résidu Gly-34 du domaine A interagit avec l'UDP-glucose et force le substrat à adapter une structure repliée, facilitant son don du groupe hexosyle.
Après la liaison, le fructose 6-phosphate interagira avec l'UDP via une liaison hydrogène, ce qui abaisse l' énergie d'activation de la réaction et stabilise l' état de transition . Enfin, l'atome C1 de l'UDP-glucose subit une attaque nucléophile par un atome d'oxygène dans le fructose 6-phosphate, entraînant le transfert du groupe glucosyle en fructose 6-phosphate. Que ce mécanisme nécessite ou non un ion divalent n'est actuellement pas clair, mais les tentatives infructueuses de piéger et de détecter la présence du cation magnésium suggèrent que ce mécanisme est indépendant des ions métalliques.
Stratégies réglementaires
Phosphorylation
La SPS- kinase phosphoryle de manière réversible un résidu sérine et désactive ensuite le SPS. Dans les épinards et le maïs , le site de régulation de la phosphorylation a été identifié comme Ser158 et Ser162 respectivement. Bien qu'il soit actuellement difficile de savoir si cet homologue de résidu séryle dans d'autres SPS végétales est phosphorylé pour supprimer l'activité SPS, la conservation des résidus voisins a été observée chez d'autres espèces végétales. Cette séquence conservée peut potentiellement aider à la reconnaissance d'une SPS-kinase régulatrice. Une fois phosphorylée, l'enzyme inactivée peut être déphosphorylée et réactivée par la SPS-phosphatase. En plus de contrôler les niveaux de saccharose dans la cellule, la régulation par phosphorylation peut aider la cellule à s'adapter aux conditions hyperosmotiques; en période de stress osmotique , le résidu séryle est phosphorylé et l'activité enzymatique diminue. Cette stratégie de régulation contrôle également le flux de carbone de la photosynthèse, car des études indiquent que la voie de transduction du signal responsable de l'activation du SPS répond au stimulus lumineux .
Allostérie
Le glucose 6-phosphate se lie à un site allostérique, ce qui entraîne des changements conformationnels du SPS qui augmentent l' affinité de l'enzyme pour le substrat acceptant le glucosyle. Le phosphate inorganique peut également se lier à ce site allostérique, empêchant l'activation du glucose 6-phosphate du SPS. Comme la régulation par phosphorylation, cette stratégie de régulation est également étroitement liée à la photosynthèse, car des taux élevés de photosynthèse appauvriront les niveaux de phosphate inorganique et augmenteront les concentrations de glucose 6-phosphate dans le chloroplaste . Dans l'ensemble, des taux accrus de photosynthèse augmenteront l'activité SPS.
Fonction
Le SPS joue un rôle majeur dans la répartition du carbone entre le saccharose et l' amidon dans les tissus photosynthétiques et non photosynthétiques , affectant la croissance et le développement de la plante. Lors de la maturation des fruits, le SPS est responsable de la conversion de l'amidon en saccharose et autres sucres solubles. De plus, le SPS est également actif dans les cellules qui dégradent principalement le saccharose, participant à des cycles futiles qui permettent des changements importants et rapides du flux de saccharose .
À basse température, l'activité SPS et les taux de biosynthèse du saccharose sont augmentés. L'accumulation de saccharose est avantageuse à basse température, car le saccharose est une forme de stockage d'énergie qui peut être rapidement métabolisée à des fins respiratoires. De plus, des quantités accrues de saccharose peuvent aider la plante à résister à la congélation.
