D-arabinose-5-phosphate

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机氧化合物
• 英文名称: D-arabinose-5-phosphate
• 英文别名: arabinose 5-phosphate；aldehydo-D-arabinose 5-phosphate(2-)；[(2R,3R,4S)-2,3,4-trihydroxy-5-oxopentyl] phosphate
• 化学式: C₅H₉O₈P
• 分子量: 228.095
• InChiKey: PPQRONHOSHZGFQ-WDCZJNDASA-L

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -3.6
• 重原子数：
  14
• 可旋转键数：
  5
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.8
• 拓扑面积：
  150
• 氢给体数：
  3
• 氢受体数：
  8

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  D-arabinose-5-phosphate 生成 D-ribulose-5-phosphate
  参考文献：
  名称：

  Identification of GutQ from Escherichia coli as a d -Arabinose 5-Phosphate Isomerase

  摘要：

  摘要 葡萄糖醇操作子 ( gutAEBDMRQ )的 大肠杆菌 编码磷酸烯醇丙酮酸：糖磷酸转移酶系统，该系统代谢己糖醇 d -葡萄糖醇（山梨醇）的代谢。除最后一个基因外，其他基因的功能都是一样的、 gutQ 的功能都已确定。GutQ 与 KdsD、a d -阿拉伯糖-5-磷酸异构酶（API）的序列高度相似。 d - 甘露 多糖（LPS）生物合成途径中的 3-脱氧-d-甘露糖-5-磷酸异构酶（API 肠 操作子中的作用仍不清楚。因此，我们克隆、过表达并鉴定了这种酶。结果表明，重组 GutQ 确实是 API 的第二个拷贝。 大肠杆菌 K-12 基因组中的 API 的第二个拷贝，其生化特性与 KdsD 相似，可催化醛醇-酮醇之间的可逆异构化。 d -5- 核酮糖（Ru5P）与 d -5-磷酸阿拉伯糖（A5P）之间的可逆醛醇酮醇异构化作用。在大肠杆菌中构建了每种原料药基因的基因组中断。 大肠杆菌 K-12.TCM11[(Δ kdsD )] 能够以野生型水平维持基本的 LPS 合成，这表明 GutQ 在细胞内发挥着 API 的功能。细胞内的 肠 操作子在 TCM7[(Δ gutQ )] 中的肠道操作子仍然具有诱导性，这表明 GutQ 并不直接参与 d -葡萄糖醇分解代谢。条件突变体 TCM15[(Δ gutQ Δ kdsD )] 在 LPS 合成/生长和上调 肠 操作子的上调。这种表型通过在 反式 用编码 GutQ 功能拷贝的质粒或增加培养基中的 A5P 含量可抑制这种表型。由于 GutQ 在 d5P 的新陈代谢中没有明显的强制性作用，因此，这种表型被抑制。 d -葡萄糖醇的代谢中没有明显的强制性作用，而且在 d -葡萄糖醇代谢与 LPS 生物合成之间也没有明显的联系，因此有人认为，A5P 不仅是 KDO 生物合成的构件，还可能是一种参与表达肠道 肠 操作子。

  DOI：

  10.1128/jb.187.20.6936-6942.2005
• 作为产物：
  描述：

  阿拉伯糖 、 phosphoenolpyruvate 在 sodium hydroxide 、 pyruvate kinase 、 potassium chloride 、 magnesium sulfate 、 2-巯基乙醇 、 hexokinase 作用下， 以 水 为溶剂， 反应 46.0h， 以95%的产率得到D-arabinose-5-phosphate
  参考文献：
  名称：

  阿拉伯糖5-磷酸类似物作为脑膜炎奈瑟氏球菌3-脱氧-D-甘露聚糖-辛磺酸8-磷酸合酶的机械探针。

  摘要：

  3-脱氧-D-甘露糖八酸八磷酸酯（KDO8P）合酶催化磷酸烯醇丙酮酸和D-阿拉伯糖5-磷酸酯（D-A5P）之间的缩合反应，这是革兰氏阴性细菌中脂多糖生物合成的关键步骤。来自脑膜炎奈瑟氏球菌的KDO8P合酶被克隆到大肠杆菌中，过表达和纯化。测试了多种D-A5P立体异构体作为底物，其中只有D-A5P和1-X5P是底物。构建了脑膜炎奈瑟氏球菌KDO8P合酶的Asn59Ala突变体，该突变体保留了不到1％的野生型活性。这些结果与该酶的催化机理一致，其中D-A5P和Asn59的C2和C3羟基至关重要。

  DOI：

  10.1016/j.bmc.2008.09.056

文献信息

• Arabidopsis 3-deoxy-D-manno-oct-2-ulosonate-8-phosphate synthase: cDNA cloning and expression analyses
  作者：K. Matsuura

  DOI：10.1093/jxb/erg181

  日期：——

  The molecular characterization of two isoforms of 3‐deoxy‐d‐manno‐oct‐2‐ulosonate (KDO) ‐8‐phosphate synthase (AtkdsA1 and AtkdsA2) from Arabidopsis is reported here. First, by isolating a full‐length cDNA for AtkdsA1, it was confirmed that the deduced primary structures of AtkdsA1 and AtkdsA2 proteins were 93% identical. Functional expression and purification studies demonstrated the efficient catalytic activity of the AtkdsA1 enzyme to produce KDO‐8‐phosphate from phosphoenolpyruvate and d‐arabinose‐5‐phosphate. RT‐PCR and RNA‐gel blot analysis revealed different expression profiles for both genes; the AtkdsA1 gene was predominantly expressed in the shoots, while the AtkdsA2 transcript accumulated to a higher level in the roots, implicating differential roles of these isoforms in planta.

  本文报告了拟南芥中 3-脱氧-d-甘露-辛-2-磺酸（KDO）-8-磷酸合成酶（AtkdsA1 和 AtkdsA2）两种异构体的分子特征。首先，通过分离 AtkdsA1 的全长 cDNA，证实 AtkdsA1 和 AtkdsA2 蛋白的推导一级结构 93% 相同。功能表达和纯化研究表明，AtkdsA1酶具有高效的催化活性，能从磷酸烯醇丙酮酸和d-阿拉伯糖-5-磷酸中产生KDO-8-磷酸。RT-PCR和RNA-凝胶印迹分析显示这两种基因的表达谱不同；AtkdsA1基因主要在芽中表达，而AtkdsA2转录本在根中积累到较高水平，这表明这两种异构体在植物体内的作用不同。
• Crystal Structures of Escherichia coli KDO8P Synthase Complexes Reveal the Source of Catalytic Irreversibility
  作者：Radion Vainer、Valery Belakhov、Emilia Rabkin、Timor Baasov、Noam Adir

  DOI：10.1016/j.jmb.2005.06.021

  日期：2005.8

  condensation of arabinose 5-phosphate (A5P) and phosphoenol pyruvate (PEP) to obtain 3-deoxy-D-manno-2-octulosonate-8-phosphate (KDO8P). We have elucidated initial modes of ligand binding in KDO8PS binary complexes by X-ray crystallography. Structures of the apo-enzyme and of binary complexes with the substrate PEP, the product KDO8P and the catalytically inactive 1-deoxy analog of arabinose 5-phosphate (1dA5P)

  3-脱氧-D-甘露聚糖-2-辛酸酯-8磷酸合酶（KDO8PS）催化阿拉伯糖5-磷酸酯（A5P）和丙酮酸丙酮酸酯（PEP）的缩合反应，从而获得3-脱氧-D-甘露糖-2-八氟辛酸8-磷酸酯（KDO8P）。我们通过X射线晶体学阐明了KDO8PS二元复合物中配体结合的初始模式。获得脱辅酶和与底物PEP，产物KDO8P和阿拉伯糖5-磷酸（1dA5P）的催化惰性的1-脱氧类似物的二元复合物的结构。KDO8PS活性位点类似于位于PEP结合亚位点底部的具有正静电势的不规则漏斗，这是对所有配体带负电的磷酸部分的主要吸引力。无配体的载脂蛋白-KDO8PS的结构以及带有产物KDO8P的二元复合物首次使His202作为活性位点门的作用可视化。用KDO8P或1dA5P检验KDO8PS的晶体结构显示，这些配体在PEP结合亚位点与酶结合，而不是A5P亚位点所期望的。综上所述，此处介绍的结构加强了有关该酶主要通过位置催化
• Functional and biochemical characterization of a recombinant <i>Arabidopsis thaliana</i> 3-deoxy-<scp>D</scp>-<i>manno</i>-octulosonate 8-phosphate synthase
  作者：Jing WU、Mayur A. PATEL、Appavu K. SUNDARAM、Ronald W. WOODARD

  DOI：10.1042/bj20040207

  日期：2004.7.1

  An open reading frame, encoding for KDOPS (3-deoxy-D-manno-octulosonate 8-phosphate synthase), from Arabidopsis thaliana was cloned into a T7-driven expression vector. The protein was overexpressed in Escherichia coli and purified to homogeneity. Recombinant A. thaliana KDOPS, in solution, displays an apparent molecular mass of 76 kDa and a subunit molecular mass of 31.519 kDa. Unlike previously studied bacterial KDOPSs, which are tetrameric, A. thaliana KDOPS appears to be a dimer in solution. The optimum temperature of the enzyme is 65 °C and the optimum pH is 7.5, with a broad peak between pH 6.5 and 9.5 showing 90% of maximum activity. The enzyme cannot be inactivated by EDTA or dipicolinic acid treatment, nor it can be activated by a series of bivalent metal ions, suggesting that it is a non-metallo-enzyme, as opposed to the initial prediction that it would be a metallo-enzyme. Kinetic studies showed that the enzyme follows a sequential mechanism with Km=3.6 μM for phosphoenolpyruvate and 3.8 μM for D-arabinose 5-phosphate and kcat=5.9 s−1 at 37 °C. On the basis of the characterization of A. thaliana KDOPS and phylogenetic analysis, plant KDOPSs may represent a new, distinct class of KDOPSs.

  将拟南芥中编码 KDOPS（3-脱氧-D-甘露-辛酮索酸 8-磷酸合成酶）的开放阅读框克隆到 T7 驱动的表达载体中。蛋白质在大肠杆菌中过度表达并纯化至均一。重组拟南芥 KDOPS 在溶液中的表观分子质量为 76 kDa，亚基分子质量为 31.519 kDa。与之前研究的细菌 KDOPS 四聚体不同，大连泽兰 KDOPS 在溶液中似乎是二聚体。该酶的最适温度为 65 °C，最适 pH 值为 7.5，在 pH 值 6.5 至 9.5 之间有一个宽峰，显示出 90% 的最大活性。该酶不能被乙二胺四乙酸或二羧酸灭活，也不能被一系列二价金属离子激活，这表明它是一种非金属酶，而不是最初预测的金属酶。动力学研究表明，该酶遵循一种顺序机制，在 37 °C时，磷酸烯醇丙酮酸的Km=3.6 μM，D-阿拉伯糖-5-磷酸的Km=3.8 μM，kcat=5.9 s-1。根据对A. thaliana KDOPS的鉴定和系统发育分析，植物KDOPS可能代表了一类新的、独特的KDOPS。
• Structural and Mechanistic Changes along an Engineered Path from Metallo to Nonmetallo 3-Deoxy-<scp>d</scp>-<i>manno</i>-octulosonate 8-Phosphate Synthases^,
  作者：Fathima Kona、Xingjue Xu、Philip Martin、Petr Kuzmic、Domenico L. Gatti

  DOI：10.1021/bi6024879

  日期：2007.4.1

  enzyme stability. In all four mutants A5P binding displaces a water molecule located on the si side of PEP. In particular, in the double and triple mutant, A5P binds with the aldehyde carbonyl in hydrogen bond distance of Asn-11, while in the wild type this functional group points away from Cys-11. This alternative conformation of A5P is likely to have functional significance as it resembles the conformation

  有两类KDO8P合酶，分别以活性位点中金属的存在或不存在为特征。大肠杆菌的nonmetallo KDO8PS和Aquifex aeolicus的metallo KDO8PS是每一类中最有特色的成员。与底物重要接触的所有氨基酸残基均在两种酶中均被保守，其中风果曲霉酶的Pro-10，Cys-11，Ser-235和Gln-237除外，它们分别对应于Met-25。 ，大肠杆菌中的Asn-26，Pro-252和Ala-254。可以通过用相应的非金属合成酶的天冬酰胺取代金属合成酶的金属配位半胱氨酸来实现两种形式的KDO8P合成酶之间的相互转化，反之亦然。在本报告中，我们描述了沿连接A. aeolicus和A. aolicolicus的可能进化路径的C11N突变和突变的三种组合（P10M / C11N，C11N / S235P / Q237A和P10M / C11N / S235P / Q237A）引起
• Identification of GutQ from <i>Escherichia coli</i> as a <scp>d</scp> -Arabinose 5-Phosphate Isomerase
  作者：Timothy C. Meredith、Ronald W. Woodard

  DOI：10.1128/jb.187.20.6936-6942.2005

  日期：2005.10.15

  The glucitol operon ( gutAEBDMRQ ) of Escherichia coli encodes a phosphoenolpyruvate:sugar phosphotransferase system that metabolizes the hexitol d -glucitol (sorbitol). The functions for all but the last gene, gutQ , have been previously assigned. The high sequence similarity between GutQ and KdsD, a d -arabinose 5-phosphate isomerase (API) from the 3-deoxy- d - manno -octulosonate (KDO)-lipopolysaccharide (LPS) biosynthetic pathway, suggested a putative activity, but its role within the context of the gut operon remained unclear. Accordingly, the enzyme was cloned, overexpressed, and characterized. Recombinant GutQ was shown to indeed be a second copy of API from the E. coli K-12 genome with biochemical properties similar to those of KdsD, catalyzing the reversible aldol-ketol isomerization between d -ribulose 5-phosphate (Ru5P) and d -arabinose 5-phosphate (A5P). Genomic disruptions of each API gene were constructed in E. coli K-12. TCM11[(Δ kdsD )] was capable of sustaining essential LPS synthesis at wild-type levels, indicating that GutQ functions as an API inside the cell. The gut operon remained inducible in TCM7[(Δ gutQ )], suggesting that GutQ is not directly involved in d -glucitol catabolism. The conditional mutant TCM15[(Δ gutQ Δ kdsD )] was dependent on exogenous A5P both for LPS synthesis/growth and for upregulation of the gut operon. The phenotype was suppressed by complementation in trans with a plasmid encoding a functional copy of GutQ or by increasing the amount of A5P in the medium. As there is no obvious obligatory role for GutQ in the metabolism of d -glucitol and there is no readily apparent link between d -glucitol metabolism and LPS biosynthesis, it is suggested that A5P is not only a building block for KDO biosynthesis but also may be a regulatory molecule involved in expression of the gut operon.

  摘要 葡萄糖醇操作子 ( gutAEBDMRQ )的 大肠杆菌 编码磷酸烯醇丙酮酸：糖磷酸转移酶系统，该系统代谢己糖醇 d -葡萄糖醇（山梨醇）的代谢。除最后一个基因外，其他基因的功能都是一样的、 gutQ 的功能都已确定。GutQ 与 KdsD、a d -阿拉伯糖-5-磷酸异构酶（API）的序列高度相似。 d - 甘露 多糖（LPS）生物合成途径中的 3-脱氧-d-甘露糖-5-磷酸异构酶（API 肠 操作子中的作用仍不清楚。因此，我们克隆、过表达并鉴定了这种酶。结果表明，重组 GutQ 确实是 API 的第二个拷贝。 大肠杆菌 K-12 基因组中的 API 的第二个拷贝，其生化特性与 KdsD 相似，可催化醛醇-酮醇之间的可逆异构化。 d -5- 核酮糖（Ru5P）与 d -5-磷酸阿拉伯糖（A5P）之间的可逆醛醇酮醇异构化作用。在大肠杆菌中构建了每种原料药基因的基因组中断。 大肠杆菌 K-12.TCM11[(Δ kdsD )] 能够以野生型水平维持基本的 LPS 合成，这表明 GutQ 在细胞内发挥着 API 的功能。细胞内的 肠 操作子在 TCM7[(Δ gutQ )] 中的肠道操作子仍然具有诱导性，这表明 GutQ 并不直接参与 d -葡萄糖醇分解代谢。条件突变体 TCM15[(Δ gutQ Δ kdsD )] 在 LPS 合成/生长和上调 肠 操作子的上调。这种表型通过在 反式 用编码 GutQ 功能拷贝的质粒或增加培养基中的 A5P 含量可抑制这种表型。由于 GutQ 在 d5P 的新陈代谢中没有明显的强制性作用，因此，这种表型被抑制。 d -葡萄糖醇的代谢中没有明显的强制性作用，而且在 d -葡萄糖醇代谢与 LPS 生物合成之间也没有明显的联系，因此有人认为，A5P 不仅是 KDO 生物合成的构件，还可能是一种参与表达肠道 肠 操作子。