L-gamma-glutamyl-L-cysteinate(1-)

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 羧酸及其衍生物
• 英文名称: L-gamma-glutamyl-L-cysteinate(1-)
• 英文别名: (2S)-2-azaniumyl-5-[[(1R)-1-carboxylato-2-sulfanylethyl]amino]-5-oxopentanoate
• 化学式: C8H13N2O5S-
• 分子量: 249.27
• InChiKey: RITKHVBHSGLULN-WHFBIAKZSA-M

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -2.5
• 重原子数：
  16
• 可旋转键数：
  5
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.62
• 拓扑面积：
  138
• 氢给体数：
  3
• 氢受体数：
  6

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  L-gamma-glutamyl-L-cysteinate(1-) 、 hercynine 、 氧气 生成 N(alpha)-(L-gamma-glutamyl)-hercynyl-L-cysteine sulfoxide(1-) 、 水
  参考文献：
  名称：

  分枝杆菌麦角硫因生物合成的体外重组

  摘要：

  麦角硫因是一种细菌和真菌来源的组氨酸衍生硫醇，也已从动物和人体组织中分离出来。最近的研究结果指出麦角硫因在人体生理学中的关键功能，但对其在微生物生命中的作用知之甚少。本报告描述了从分枝杆菌中鉴定出麦角硫因生物合成基因簇，并使用来自耻垢分枝杆菌的重组蛋白对该过程进行体外重建。关键反应由将三个甲基转移到组氨酸的 α-氨基部分的甲基转移酶和催化三甲基组氨酸氧化硫化的铁 (II) 依赖性酶催化。对同源基因的搜索表明，麦角硫因的产生是真菌、放线菌、

  DOI：

  10.1021/ja101721e
• 作为产物：
  描述：

  adenosine 5'-triphosphate 、 L-半胱氨酸 、 2-氨基戊二酸酯 生成 adenosine 5'-diphosphate 、 L-gamma-glutamyl-L-cysteinate(1-) 、 氢(+1)阳离子 、 H3PO4
  参考文献：
  名称：

  大肠杆菌γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶。两种活性部位的金属离子会影响底物和抑制剂的结合。

  摘要：

  γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-GCS，谷氨酸-半胱氨酸连接酶）催化谷胱甘肽生物合成的第一步和限速步骤，存在于许多原核生物和几乎所有的真核生物中。尽管迄今检查的所有真核γ-GCS亚型均被丁硫氨酸亚砜亚胺（BSO）迅速抑制，但大多数报道表明细菌γ-GCS对BSO具有抗性。我们已经在标准测定条件下用大肠杆菌γ-GCS证实了后者的发现，与哺乳动物同工型相比，既显示出对BSO的初始结合亲和力降低，又降低了BSO介导的失活速率。我们还发现，在测定混合物中用Mn2 +代替Mg2 +会增加BSO的初始结合亲和力，并增加BSO引起基于机理的失活的速率。同样，E的特异性。在存在Mn2 +的情况下，大肠杆菌γ-GCS的氨基酸底物得到了拓宽，某些非常差的底物的反应速率也得到了提高。这些结果表明二价金属离子在氨基酸与大肠杆菌γ-GCS的结合中具有作用。用Mn2 +进行的电子顺磁共振（EPR）研究表明，大肠杆菌gam

  DOI：

  10.1074/jbc.m107961200

文献信息

• A Novel Catalytic Ability of γ-Glutamylcysteine Synthetase of<i>Escherichia coli</i>and Its Application in Theanine Production
  作者：Koichiro MIYAKE、Shingo KAKITA

  DOI：10.1271/bbb.90538

  日期：2009.12.23

  γ-Glutamylcysteine synthetase (γGCS, EC 6.3.2.2) catalyzes the formation of γ-glutamylcysteine from l-glutamic acid (Glu) and l-cysteine (Cys) in an ATP-dependent manner. While γGCS can use various amino acids as substrate, little is known about whether it can use non-amino acid compounds in place of Cys. We determined that γGCS from Escherichia coli has the ability to combine Glu and amines to form γ-glutamylamides. The reaction rate depended on the length of the methylene chain of the amines in the following order: n-propylamine > butylamine > ethylamine >> methylamine. The optimal pH for the reaction was narrower and more alkaline than for the reaction with an amino acid. The newly found catalytic ability of γGCS was used in the production of theanine (γ-glutamylethylamine). The resting cells of E. coli expressing γGCS, in which ATP was regenerated through glycolysis, synthesized 12.1 mm theanine (18 h) from 429 mm ethylamine.

  γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γGCS，EC 6.3.2.2）以 ATP 依赖性方式催化 l-谷氨酸（Glu）和 l-半胱氨酸（Cys）形成γ-谷氨酰半胱氨酸。虽然γGCS可以使用多种氨基酸作为底物，但人们对它是否可以使用非氨基酸化合物代替Cys知之甚少。我们确定大肠杆菌中的γGCS能够将Glu和胺结合形成γ-谷氨酰胺。反应速率取决于胺的亚甲基链长度，顺序如下：正丙胺 > 丁胺 > 乙胺 >> 甲胺。与与氨基酸反应相比，该反应的最佳 pH 值更窄、碱性更强。新发现的 γGCS 催化能力被用于生产茶氨酸（γ-谷氨酰乙胺）。表达 γGCS 的大肠杆菌静息细胞通过糖酵解再生 ATP，在 18 小时内从 429 毫米乙胺中合成了 12.1 毫米茶氨酸。
• Crystal structure of γ-glutamylcysteine synthetase: Insights into the mechanism of catalysis by a key enzyme for glutathione homeostasis
  作者：Takao Hibi、Hiroshi Nii、Toru Nakatsu、Akira Kimura、Hiroaki Kato、Jun Hiratake、Jun'ichi Oda

  DOI：10.1073/pnas.0403277101

  日期：2004.10.19

  γ-Glutamylcysteine synthetase (γGCS), a rate-limiting enzyme in glutathione biosynthesis, plays a central role in glutathione homeostasis and is a target for development of potential therapeutic agents against parasites and cancer. We have determined the crystal structures of Escherichia coli γGCS unliganded and complexed with a sulfoximine-based transition-state analog inhibitor at resolutions of 2.5 and 2.1 Å, respectively. In the crystal structure of the complex, the bound inhibitor is phosphorylated at the sulfoximido nitrogen and is coordinated to three Mg ²⁺ ions. The cysteine-binding site was identified; it is formed inductively at the transition state. In the unliganded structure, an open space exists around the representative cysteine-binding site and is probably responsible for the competitive binding of glutathione. Upon inhibitor binding, the side chains of Tyr-241 and Tyr-300 turn, forming a hydrogen-bonding triad with the carboxyl group of the inhibitor's cysteine moiety, allowing this moiety to fit tightly into the cysteine-binding site with concomitant accommodation of its side chain into a shallow pocket. This movement is caused by a conformational change of a switch loop (residues 240–249). Based on this crystal structure, the cysteine-binding sites of mammalian and parasitic γGCSs were predicted by multiple sequence alignment, although no significant sequence identity exists between the E. coli γGCS and its eukaryotic homologues. The identification of this cysteine-binding site provides important information for the rational design of novel γGCS inhibitors.

  γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γGCS）是谷胱甘肽合成中的限速酶，对谷胱甘肽稳态起着中心作用，是开发潜在治疗寄生虫和癌症的药物靶点。我们已经确定了大肠杆菌γGCS未配体和与基于磺酰亚胺的过渡态类似物抑制剂配合的晶体结构，分别在2.5和2.1 Å的分辨率下。在复合物的晶体结构中，结合的抑制剂在磺酰亚胺氮上磷酸化，并与三个Mg2+离子配合。半胱氨酸结合位点被确定；它在过渡态时感应形成。在未配体的结构中，代表性半胱氨酸结合位点周围存在一个开放空间，可能负责竞争性结合谷胱甘肽。在抑制剂结合时，酪氨酸-241和酪氨酸-300的侧链转动，与抑制剂的半胱氨酸基团的羧基形成氢键三连，使得该基团紧密地适配到半胱氨酸结合位点中，其侧链同时适应到一个浅口袋中。这种运动是由一个开关环（残基240-249）的构象变化引起的。基于这个晶体结构，哺乳动物和寄生虫γGCS的半胱氨酸结合位点通过多序列比对进行预测，尽管大肠杆菌γGCS和其真核同源物之间没有显著的序列同源性。这个半胱氨酸结合位点的确定为新型γGCS抑制剂的合理设计提供了重要信息。
• The novel disulfide reductase bis-gamma-glutamylcystine reductase and dihydrolipoamide dehydrogenase from Halobacterium halobium: purification by immobilized-metal-ion affinity chromatography and properties of the enzymes
  作者：A R Sundquist、R C Fahey

  DOI：10.1128/jb.170.8.3459-3467.1988

  日期：1988.8

  NADPH-specific disulfide reductase that is active with bis-gamma-glutamylcystine has been purified 1,900-fold from Halobacterium halobium to yield a homogeneous preparation of the enzyme. Purification of this novel reductase, designated bis-gamma-glutamylcystine reductase (GCR), and purification of halobacterial dihydrolipoamide dehydrogenase (DLD) were accomplished with the aid of immobilized-metal-ion

  一种具有双-γ-谷氨酰胺基胱氨酸活性的NADPH特异的二硫键还原酶已从嗜盐杆菌中纯化了1,900倍，以产生均一的酶制剂。借助于固定化的金属离子亲和色谱，在高盐缓冲液中完成了这种新颖的还原酶（称为双-γ-谷氨酰胱氨酸还原酶（GCR）的纯化和卤代细菌二氢脂酰胺脱氢酶（DLD）的纯化。GCR在含有1.23 M（NH4）2SO4的缓冲液中固定的Cu2 +树脂和在含有4.0 M NaCl的缓冲液中固定的Ni2 +树脂上进行色谱分离，可将纯度提高120倍。发现天然GCR是Mr 122,000的二聚体黄素蛋白，并且在离子强度很高的缓冲液中对热更稳定。在含有NaCl的缓冲液和含有（NH4）2SO4的缓冲液中，在固定化Cu2 +树脂柱上进行DLD色谱分离，两种缓冲液中DLD的洗脱差异显着。已发现纯化的DLD是一种热稳定的二聚体黄素蛋白，分子量为120,000，对NAD具有非常高的特异性。讨论了固定化金属离子
• A Pseudo-Michaelis Quaternary Complex in the Reverse Reaction of a Ligase:  Structure of <i>Escherichia coli</i> B Glutathione Synthetase Complexed with ADP, Glutathione, and Sulfate at 2.0 Å Resolution^,
  作者：Takane Hara、Hiroaki Kato、Yukiteru Katsube、Jun'ichi Oda

  DOI：10.1021/bi9605245

  日期：1996.1.1

  The crystal structure of glutathione synthetase from Escherichia coli B complexed with ADP, glutathione, and sulfate has been determined at 2.0 A resolution. Concerning the chemical similarity of sulfate and phosphate, this quaternary complex structure represents a pseudo enzyme-substrate complex in the reverse reaction and consequently allows us to understand the active site architecture of the E

  已经以2.0 A的分辨率确定了与ADP，谷胱甘肽和硫酸盐复合的大肠杆菌B的谷胱甘肽合成酶的晶体结构。关于硫酸盐和磷酸盐的化学相似性，这种四级络合物结构代表逆反应中的假酶-底物络合物，因此使我们能够了解大肠杆菌谷胱甘肽合成酶的活性位点结构。两个Mg2 +离子与ADP的α-磷酸根和β-磷酸根以及硫酸根离子中的氧原子配位。在非配体结构或二元和三元复合结构中不可见的柔性环固定在四元复合体中。较大的柔性环（Ile226-Arg241）包括310螺旋的一匝，该螺旋包含GSH甘氨酸部分的结合位点。小环（Gly164-Gly167）参与核苷酸结合并充当磷酸盐夹持物。Arg210和Arg225的侧链与ADP的硫酸根离子和β-磷酸部分相互作用。Arg 210可能以正向反应的底物结合形式与C端γ-谷氨酰半胱氨酸的羧酸盐相互作用。活性位点中其他带正电荷的残基（Lys125和Lys160）参与核苷酸结合，将磷酸基团
• Genetic and Metabolomic Dissection of the Ergothioneine and Selenoneine Biosynthetic Pathway in the Fission Yeast, S. pombe, and Construction of an Overproduction System
  作者：Tomáš Pluskal、Masaru Ueno、Mitsuhiro Yanagida

  DOI：10.1371/journal.pone.0097774

  日期：——

  metabolomic analysis, that the Δegt1 deletion mutant completely lacked ergothioneine and its precursors (trimethyl histidine/hercynine and hercynylcysteine sulfoxide). Since the second step of ergothioneine biosynthesis has not been characterized in eukaryotes, we examined four putative homologs (Nfs1/SPBC21D10.11c, SPAC11D3.10, SPCC777.03c, and SPBC660.12c) of the corresponding mycobacterial enzyme

  麦角硫因是由各种细菌和真菌合成的一种小的含硫代谢物 (229 Da)，可在高等真核生物的组织或细胞（例如红细胞）中积累至毫摩尔水平。由于其提出的保护和抗氧化功能，它通常作为膳食补充剂销售。在这项研究中，我们报告了在裂殖酵母粟酒裂殖酵母中形成两步麦角硫因生物合成途径的基因。我们通过与先前发表的粗糙脉孢菌和耻垢分枝杆菌基因的序列同源性鉴定了第一个基因 egt1+ (SPBC1604.01)。我们使用代谢组学分析表明，Δegt1 缺失突变体完全缺乏麦角硫因及其前体（三甲基组氨酸/海西氨酸和海西半胱氨酸亚砜）。由于麦角硫因生物合成的第二步尚未在真核生物中表征，因此我们检测了相应分枝杆菌酶 EgtE 的四种推定同源物（Nfs1/SPBC21D10.11c、SPAC11D3.10、SPCC777.03c 和 SPBC660.12c）。在这些基因的缺失突变体中，只有一个（ΔSPBC660.12c，指定为