Porfobilinogen-deaminaza (hidroksimetilbilan-sintaza ili uroporfirinogen I-sintaza) je enzim (EC 2.5.1.61) koji je kod ljudikodirangenomHMBS. Porfobilinogen-deaminaza uključena je u treći korak biosintetskog puta hema. Katalizira kondenzaciju četiri molekule porfobilinogena od glave do repa u linearni hidroksimetilbilan dok oslobađa četiri molekule amonijaka:
Funkcionalno, porfobilinogen-deaminaza katalizira gubitak amonijaka iz monofom-porfobilinogena (deaminacija) i njegovu kasniju polimerizaciju u linearni tetrapirol, koji se oslobađa kao hidroksimetilbilan:
Struktura porfobilinogen-deaminaze od 40-42 kDa, koja je visoko konzervirana među organizmima, sastoji se od tri domena.[6][7] Domeni 1 i 2 su strukturno vrlo slični: kod ljudi, svaki se sastoji od po pet beta-listova i tri alfa-heliksa.[8] Domen 3 je pozicioniran između druga dva i ima spljoštenu geometriju beta-lista. Dipirol, kofaktor ovog enzima koji se sastoji od dvije kondenzirane molekule porfobilinogena, kovalentno je vezan za domen 3 i proteže se u aktivno mjesto, rascjep između domena 1 i 2.[9] Pokazalo se da nekoliko pozitivno nabijenih ostataka arginina, pozicioniranih prema aktivnom mjestu iz domena 1 i 2, stabiliziraju karboksilatne funkcije na dolaznom porfobilinogenu, kao i rastući lanac pirola. Ove strukturne karakteristike vjerovatno pogoduju stvaranju konačnog proizvoda hidroksimetilbilana.[10] Porfobilinogen-deaminaza obično postoji u dimernim jedinicama u ćelijskoj citoplazmi.
Reakcijski mehanizam
Vjeruje se da prvi korak uključuje eliminaciju E1amonijaka iz porfobilinogena, stvarajući međuprodukt karbokacije (1).[11] Ovaj intermedijer zatim napada dipirolski kofaktor porfobilinogen-deaminaze, koji nakon gubitka protona daje trimer kovalentno vezan za enzim (2). Ovaj međuprodukt je tada otvoren za daljnju reakciju s porfobilinogenom (1 i 2 ponovljena još tri puta). Kada se formira heksamer, hidroliza omogućava oslobađanje hidroksimetilbilana, kao i regeneraciju kofaktora (3).[12][13]
Patologija
Najpoznatiji zdravstveni problem koji uključuje porfobilinogen-deaminazu je akutna intermitentna porfirija, autosomno dominantni genetički poremećaj, u kojem se nedovoljno stvara hidroksimetilbilan, što dovodi do nakupljanja porfobilinogena u citoplazmi. To je uzrokovano mutacijom gena koja u 90% slučajeva uzrokuje smanjene količine enzima. Međutim, opisane su mutacije u kojima su manje aktivni enzimi i/ili različite izoforme.[14][15][16]
^Lannfelt L, Wetterberg L, Lilius L, Thunell S, Jörnvall H, Pavlu B, Wielburski A, Gellerfors P (novembar 1989). "Porphobilinogen deaminase in human erythrocytes: purification of two forms with apparent molecular weights of 40 kDa and 42 kDa". Scand. J. Clin. Lab. Invest. 49 (7): 677–84. doi:10.3109/00365518909091544. PMID2609111.
^Louie GV, Brownlie PD, Lambert R, Cooper JB, Blundell TL, Wood SP, Warren MJ, Woodcock SC, Jordan PM (septembar 1992). "Structure of porphobilinogen deaminase reveals a flexible multidomain polymerase with a single catalytic site". Nature. 359 (6390): 33–9. Bibcode:1992Natur.359...33L. doi:10.1038/359033a0. PMID1522882. S2CID4264432.
^Jordan PM, Warren MJ (decembar 1987). "Evidence for a dipyrromethane cofactor at the catalytic site of E. coli porphobilinogen deaminase". FEBS Lett. 225 (1–2): 87–92. doi:10.1016/0014-5793(87)81136-5. PMID3079571. S2CID13483654.
Hessels J, Voortman G, van der Wagen A, et al. (2004). "Homozygous acute intermittent porphyria in a 7-year-old boy with massive excretions of porphyrins and porphyrin precursors". J. Inherit. Metab. Dis. 27 (1): 19–27. doi:10.1023/B:BOLI.0000016613.75677.05. PMID14970743. S2CID9504522.
Hrdinka M, Puy H, Martasek P (2007). "May 2006 update in porphobilinogen deaminase gene polymorphisms and mutations causing acute intermittent porphyria: comparison with the situation in Slavic population". Physiological Research. 55 Suppl 2: S119–36. PMID17298216.
Kauppinen R, Peltonen L, Pihlaja H, Mustajoki P (1993). "CRIM-positive mutations of acute intermittent porphyria in Finland". Hum. Mutat. 1 (5): 392–6. doi:10.1002/humu.1380010508. PMID1301948. S2CID10575526.
Mgone CS, Lanyon WG, Moore MR, Connor JM (1992). "Detection of seven point mutations in the porphobilinogen deaminase gene in patients with acute intermittent porphyria, by direct sequencing of in vitro amplified cDNA". Hum. Genet. 90 (1–2): 12–6. doi:10.1007/BF00210738. PMID1427766. S2CID19680295.
Namba H, Narahara K, Tsuji K, et al. (1991). "Assignment of human porphobilinogen deaminase to 11q24.1----q24.2 by in situ hybridization and gene dosage studies". Cytogenet. Cell Genet. 57 (2–3): 105–8. doi:10.1159/000133123. PMID1914516.
Tunnacliffe A, McGuire RS (1991). "A physical linkage group in human chromosome band 11q23 covering a region implicated in leukocyte neoplasia". Genomics. 8 (3): 447–53. doi:10.1016/0888-7543(90)90030-X. PMID1981047.
Scobie GA, Llewellyn DH, Urquhart AJ, et al. (1990). "Acute intermittent porphyria caused by a C----T mutation that produces a stop codon in the porphobilinogen deaminase gene". Hum. Genet. 85 (6): 631–4. doi:10.1007/BF00193588. PMID2227955. S2CID28858687.