5460978078

71

LIPOKSYGENAZA W KOMÓRKACH ROŚLINNYCH

na I składa się z ośmiu antyrównoległych struktur (5. Zlokalizowana jest przy jednym końcu domeny II, zaginając się w pobliżu proponowanego miejsca wejścia substratu [55]. Prawdopodobnie domena ta pełni funkcje regulacyjne przy wiązaniu, transporcie i uwalnianiu substratów oraz produktów [47]. Domena II zbudowana jest w większości z a-helis i stanowi ok. 75% całej cząsteczki. W obrębie tej domeny znajduje się centrum katalityczne enzymu i zachodzi właściwa reakcja dioksygenacji [72]. Cząsteczka lipoksygenazy ma dwie kieszenie w domenie II (ryc. 2). Pierwszy otwór ma kształt lejka zwróconego do His-499, His-504 i His-690 i tworzy hydrofobowy tunel, który staje się w końcowym odcinku bardzo wąski. Prawdopodobnie jest to ścieżka, którą porusza się cząsteczka tlenu. Druga szczelina zwrócona jest do C-terminalnej izoleucyny, His-499 i His-690. Jest dłuższa i szersza w stosunku do kieszeni I, składa się z hydrofobowych lub neutralnych aminokwasów. Struktura ta to prawdopodobnie kieszeń wiążąca substrat [8].

Lipoksygenazy to metaloproteiny zawierające w centrum aktywnym związany niehemowo atom żelaza [14]. Jedynym znanym przykładem enzymu o znaczącej homologii z lipoksygenazami, ale mającym w centrum aktywnym mangan a nie żelazo jest lipoksygenaza manganowa u grzyba Gaumannomyces graminis [70]. W wiązaniu metalu uczestniczy sześć ligandów: trzy konserwatywne histydyny (His-499, His-504, His-690) z bogatego w histydyny regionu cząsteczki, C-końcowa izoleucyna oraz atom tlenu cząsteczki wody, szóstym potencjalnym ligandem jest atom tlenu asparaginy (Asn-694) [8].

Na podstawie strukturalnego podobieństwa białek Shibata i in. [64] zaproponowali podział genów roślinnych lipoksygenaz na dwie rodziny. Zgodnie z zaleceniami Komisji do Spraw Nomenklatury Genów Roślinnych Międzynarodowego Towarzystwa Biologii Molekularnej Roślin pierwszą rodzinę genów nazwano Loxl, drugą Lox2. Do rodziny Loxl należy większość genów poznanych lipoksygenaz roślinnych. Cechą charakterystyczną produktów genów z tej grupy jest brak peptydu sygnalnego w części N-terminalnej. W rodzinie Lox2 znajdują się geny kodujące enzymy mające peptyd tranzytowy odpowiedzialny za transport tych białek do chloroplastów. Enzym tego typu wyizolowany z ryżu wprowadza cząsteczkę tlenu w pozycję C-13 kwasu linolenowego, który w dużej ilości występuje w chloroplastach, głównie w błonach tylakoidalnych. Szczególną cechą tego enzymu jest jego aktywność tylko w kwaśnym środowisku, w odróżnieniu od innych lipoksygenaz roślinnych, które wykazują zwykle szeroki zakres tolerancji pH [63].

MECHANIZM REAKCJI

Pierwszy model cyklu katalitycznego lipoksygenazy zaproponował de Groot ze współpracownikami w 1975 roku [16] (ryc. 3). Zgodnie z tym schematem katalitycznie nieaktywna lipoksygenaza (zawierająca Fe²⁺) wymaga obecności wodoronadtlenków kwasów tłuszczowych w celu aktywacji, polegającej na utlenieniu żelaza w centrum aktywnym. Wodoronadtlenki te powstają w wyniku autooksydacji lub mogą być produktem działalności małej ilości aktywnej lipoksygenazy.