Porphobilinogen(1-)

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机氮化合物
• 英文名称: Porphobilinogen(1-)
• 英文别名: 3-[5-(azaniumylmethyl)-4-(carboxylatomethyl)-1H-pyrrol-3-yl]propanoate
• 化学式: C10H13N2O4-
• 分子量: 225.22
• InChiKey: QSHWIQZFGQKFMA-UHFFFAOYSA-M

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -2.2
• 重原子数：
  16
• 可旋转键数：
  4
• 环数：
  1.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.4
• 拓扑面积：
  124
• 氢给体数：
  2
• 氢受体数：
  4

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  水 、 Porphobilinogen(1-) 生成 Preuroporphyrinogen(8-) 、 铵
  参考文献：
  名称：

  胆色素原脱氨酶的结构揭示了具有单个催化位点的灵活多域聚合酶

  摘要：

  胆色素原脱氨酶的三结构域结构是四吡咯生物合成途径中的关键酶，已通过 X 射线分析以 1.9 Å 分辨率定义。其中两个结构域在结构上类似于转铁蛋白和周质结合蛋白。二吡咯甲烷辅因子与结构域 3 共价连接，但在结构域 1 和结构域 2 之间的裂隙内通过广泛的盐桥和氢键结合，其位置对应于类似蛋白质中小分子配体的结合位点。X 射线结构和定点诱变的结果为单个催化位点提供了证据。域间的灵活性可能有助于聚吡咯产物在酶的活性位点裂缝中的延伸。

  DOI：

  10.1038/359033a0
• 作为产物：
  描述：

  5-氨基乙酰丙酸 生成 氢(+1)阳离子 、 水 、 Porphobilinogen(1-)
  参考文献：
  名称：

  使用新开发的抑制剂探测铜绿假单胞菌胆色素原合酶的活性位点。

  摘要：

  胆色素原合酶催化四吡咯生物合成途径的第一步。在类似于醛醇的缩合反应中，两个分子的5-氨基乙酰丙酸（ALA）形成了第一个吡咯，即胆色素原。胆色素原合酶反应中间体的新合成类似物已用于研究四吡咯生物合成这种早期酶的活性位点和催化机理。这项研究结合了对这些抑制剂的抑制能力的结构和动力学评估。另外，一种确定的蛋白质结构首次提供了活性位点中镁离子的结构证据。根据这些结果，我们可以证实一种较早的假设酶促机制，该机制始于CC键的形成，通过醛的加成将A侧ALA的C3与P侧ALA的C4连接起来。相对于当前文献讨论了获得的数据。

  DOI：

  10.1021/bi052611f

文献信息

• Evidence for participation of aspartate-84 as a catalytic group at the active site of porphobilinogen deaminase obtained by site-directed mutagenesis of the hemC gene from Escherichia coli
  作者：Sarah C. Woodcock、Peter M. Jordan

  DOI：10.1021/bi00175a043

  日期：1994.3.1

  The role of aspartate-84, an invariant residue in the active site cleft of Escherichia coli porphobilinogen deaminase, has been investigated by site-directed mutagenesis. Substitution of aspartate-84 by glutamate results in an enzyme that retains less than 1% of its activity and which can form highly stable enzyme-intermediate complexes. Substitution of aspartate-84 by either alanine or asparagine

  已经通过定点诱变研究了天冬氨酸84的作用，该天冬氨酸84是大肠杆菌卟啉胆碱原脱氨酶的活性位点裂口中的恒定残基。谷氨酸替代天冬氨酸84产生的酶保留其活性的不到1％，并且可以形成高度稳定的酶中间体复合物。然而，丙氨酸或天冬酰胺取代天冬氨酸84会导致蛋白质无法催化前尿卟啉原的形成，但看起来却能够组装二吡咯甲烷辅因子。讨论了四聚反应和辅因子组装的机理。
• Discovery that the assembly of the dipyrromethane cofactor of porphobilinogen deaminase holoenzyme proceeds initially by the reaction of preuroporphyrinogen with the apoenzyme
  作者：Peter M. SHOOLINGIN-JORDAN、Martin J. WARREN、Sarah J. AWAN

  DOI：10.1042/bj3160373

  日期：1996.6.1

  dipyrromethane cofactor of Escherichia coli porphobilinogen deaminase holoenzyme is initiated by the reaction of the porphobilinogen deaminase apoenzyme with preuroporphyrinogen. The resulting enzyme-bound tetrapyrrole (bilane) is equivalent to the holoenzyme intermediate complex ES2 and yields the dipyrromethane cofactor by reactions of the normal catalytic cycle. These observations indicate that preuroporphyrinogen

  大肠杆菌卟啉胆碱原脱氨酶脱辅酶脱辅酶的二吡咯甲烷辅因子的组装过程是由卟啉胆碱原脱氨酶脱辅酶与前尿卟啉原反应而引发的。所得的结合酶的四吡咯（乙撑）与全酶中间体复合物ES2相当，并通过正常催化循环的反应产生二吡咯甲烷辅因子。这些观察结果表明前尿卟啉原而不是胆色素原是二吡咯甲烷辅因子的优选前体，并解释了D84A和D84N脱氨酶突变体作为催化失活的ES2复合物的存在。
• Biosynthesis of the pigments of life: formation of the macrocycle
  作者：Alan R. Battersby、Christopher J. R. Fookes、George W. J. Matcham、Edward McDonald

  DOI：10.1038/285017a0

  日期：1980.5.1

  The organic nuclei of chlorophylls, haems, cytochromes and vitamin B12 are biosynthesised from a single tetrapyrrolic intermediate which has an unexpected, rearranged structure. The mechanism of biosynthesis of this key intermediate has now been characterised in detail. Some of the information thereby obtained is also of use in the investigation of human diseases such as the porphyrias.

  叶绿素、血红素、细胞色素和维生素B12的有机核是由一种具有意想不到的重组结构的四吡咯中间体生物合成的。这种关键中间体的生物合成机制现已得到详细描述。由此获得的一些信息也有助于研究人类疾病，如卟啉症。
• Characterization of the Role of the Stimulatory Magnesium of Escherichia coli Porphobilinogen Synthase
  作者：Eileen K. Jaffe、Shafinaz Ali、Laura W. Mitchell、Kathleen M. Taylor、Marina Volin、George D. Markham

  DOI：10.1021/bi00001a029

  日期：1995.1.10

  suggesting a common fold, quaternary structure, and catalytic mechanism. Escherichia coli and plant PBGS are activated by magnesium, a property that is absent from mammalian PBGS. This stimulatory Mg(II) is called Mgc. Mgc is not required for activity and is distinct from the two zinc ions (ZnA and ZnB) common to mammalian and E. coli PBGS (PBGSE.coli). For PBGSE.coli, both the Km for the substrate 5-aminolevulinic

  四吡咯的合成对于所有门都是必不可少的。猪胆色素原合酶（PBGS）是一种锌金属酶，可催化形成猪胆色素原（所有生物四吡咯的单吡咯前体）。来自各种生物的酶显示出相当高的序列保守性，表明其具有共同的折叠，四级结构和催化机制。大肠杆菌和植物PBGS被镁激活，这是哺乳动物PBGS所不具备的特性。这种刺激性的Mg（II）称为Mgc。Mgc不是活性所必需的，它不同于哺乳动物和大肠杆菌PBGS（PBGSE.coli）常见的两个锌离子（ZnA和ZnB）。对于PBGSE.coli，底物5-氨基乙酰丙酸（ALA）的Km和Vmax都因Mgc的存在而改变；Mg（II）使Km从大约3下降到0。30 mM，最大比活性从23增加到50μmolh-1 mg-1。Mgc还导致所需的Zn（II）的饱和浓度从0.1 mM降低到10 microM。Mg（II）的最大活化作用发生在0.5 mM时；因此，在大肠杆菌中，Mgc位点可能在生
• Bradyrhizobium japonicum delta-aminolevulinic acid dehydratase is essential for symbiosis with soybean and contains a novel metal-binding domain
  作者：S Chauhan、M R O'Brian

  DOI：10.1128/jb.175.22.7222-7227.1993

  日期：1993.11

  The Bradyrhizobium japonicum hemA gene product delta-aminolevulinic acid (ALA) synthase is not required for symbiosis of that bacterium with soybean. Hence, the essentiality of the subsequent heme synthesis enzyme, ALA dehydratase, was examined. The B. japonicum ALA dehydratase gene, termed hemB, was isolated and identified on the basis of its ability to confer hemin prototrophy and enzyme activity on an Escherichia coli hemB mutant, and it encoded a protein that was highly homologous to ALA dehydratases from diverse organisms. A novel metal-binding domain in the B. japonicum ALA dehydratase was identified that is a structural composite of the Mg(2+)-binding domain found in plant ALA dehydratases and the Zn(2+)-binding region of nonplant ALA dehydratases. Enzyme activity in dialyzed extracts of cells that overexpressed the hemB gene was reconstituted by the addition of Mg2+ but not by addition of Zn2+, indicating that the B. japonicum ALA dehydratase is similar to the plant enzymes with respect to its metal requirement. Unlike the B. japonicum hemA mutant, the hemB mutant strain KP32 elicited undeveloped nodules on soybean, indicated by the lack of nitrogen fixation activity and plant hemoglobin. We conclude that the hemB gene is required for nodule development and propose that B. japonicum ALA dehydratase is the first essential bacterial enzyme for B. japonicum heme synthesis in soybean root nodules. In addition, we postulate that ALA is the only heme intermediate that can be translocated from the plant to the endosymbiont to support bacterial heme synthesis in nodules.

  Bradyrhizobium japonicum的hemA基因产物δ-氨基乙酰丙酸(ALA)合成酶对该细菌与大豆的共生不是必需的。因此，进一步研究ALA脱水酶这种必需的血红素合成酶。B. japonicum的ALA脱水酶基因，称为hemB，通过其在Escherichia coli hemB突变体中赋予血红素原生性和酶活性的能力被分离和鉴定，并编码一种与各种生物的ALA脱水酶高度同源的蛋白质。在B. japonicum的ALA脱水酶中鉴定了一个新型的金属结合结构域，它是植物ALA脱水酶中发现的Mg(2+)结合结构域和非植物ALA脱水酶中的Zn(2+)结合区域的结构复合物。过表达hemB基因的细胞的透析提取物中的酶活性可以通过添加Mg2+而不是添加Zn2+来重构，表明B. japonicum的ALA脱水酶在金属需求方面类似于植物酶。与B. japonicum hemA突变株不同，hemB突变株KP32在大豆上引发未发育的瘤，表现为缺乏固氮活性和植物血红蛋白。我们得出结论，hemB基因对结节发育是必需的，并提出B. japonicum的ALA脱水酶是大豆根瘤中B. japonicum血红素合成的第一个必需细菌酶。此外，我们推测ALA是唯一能够从植物转运到内共生体以支持结节中细菌血红素合成的血红素中间体。