Карбоангідрази (або карбонатдегідратази) сімейство ферментів, які каталізують взаємоперетворення між вуглекислим газом і водою і дисоційовані іони вугільна кислота (тобто бікарбонат і іони водню).активний центр більшості карбоангідраз містить іон цинку. Тому їх класифікують як металоферменти. Фермент підтримує кислотно-лужний баланс і допомагає транспортувати вуглекислий газ.
Карбоангідраза людини II зі зв'язаним цинком і вуглекислим газом. PDB 6LUX | |
Ідентифікатори | |
---|---|
Код КФ | 4.2.1.1 |
Номер CAS | 9001-03-0 |
Бази ферментів | |
IntEnz | IntEnz view |
BRENDA | BRENDA entry |
ExPASy | NiceZyme view |
MetaCyc | metabolic pathway |
KEGG | KEGG entry |
PRIAM | profile |
PDB structures | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
Gene Ontology | AmiGO • EGO |
Пошук | |
PMC | статті |
PubMed | статті |
NCBI | NCBI proteins |
CAS | 9001-03-0 |
Карбоангідраза допомагає підтримувати Кислотно-основний баланс, регулювати рН і баланс рідини. Залежно від його розташування, роль ферменту дещо змінюється. Наприклад, карбоангідраза виробляє кислоту в слизовій оболонці шлунка. У нирках, контроль іонів бікарбонату впливає на вміст води в клітині. Контроль іонів бікарбонату також впливає на вміст води в очах. Інгібітори карбоангідрази використовуються для лікування глаукоми, надмірного скупчення води в очах. Блокування цього ферменту змінює баланс рідини в очах, зменшуючи накопичення рідини, тим самим знижуючи тиск.
Карбоангідраза має вирішальне значення для функціонування гемоглобіну завдяки ефекту Бора, який каталізує гідратацію вуглекислого газу з утворенням вугільної кислоти та швидкої дисоціації у воду. По суті, збільшення вуглекислого газу призводить до зниження pH крові, що знижує зв’язування кисню з гемоглобіном. Справедливо навпаки, якщо зниження концентрації вуглекислого газу підвищує pH крові, що підвищує швидкість зв'язування кисню з гемоглобіном. Пов’язати ефект Бора з карбоангідразою просто: карбоангідраза прискорює реакцію вуглекислого газу, що реагує з водою, утворюючи іони водню (протони) та іони бікарбонату.
Для опису рівноваги в реакції карбоангідрази використовується принцип Ле Шательє. Тканини більш кислі, ніж легені, тому що вуглекислий газ утворюється клітинним диханням і реагує з водою в тканинах, утворюючи протони водню. Оскільки концентрація вуглекислого газу вища, рівновага зсувається вправо, в сторону бікарбонату. Протилежне спостерігається в легенях, де вивільняється вуглекислий газ, тому його концентрація нижча, тому рівновага зміщується ліворуч у бік вуглекислого газу, намагаючись підвищити його концентрацію.
Поява і функції
Карбоангідразу вперше було виявлено в еритроцитах корів у 1933 році і одночасно було відкрито Роугтоном в Кембриджі та Мелдрамі у Філадельфії, які шукали каталітичний фактор.
Регуляція pH
Карбоангідраза відіграє важливу роль у регулюванні рН крові, що прискорює CO2 + H2O HCO 3-+ H+ реакція для забезпечення швидкої підтримки рівноваги. На рівноважну реакцію впливає співвідношення бікарбонату та H+ до вуглекислого газу. HCO3- — це сполучена основа, яка нейтралізує кислоти, а H+ — це сполучена кислота, яка нейтралізує основи за Кислотно-основний гомеостаз. HCO3- і H+ ідеально підходять для буферизації pH у крові та тканинах, оскільки pKa близький до фізіологічного pH = 7,2 – 7.6. Оскільки HCO3- і H+ регулюються в нирках, а вуглекислий газ плазми регулюється в легенях, обидві дії в нирках і легенях важливі для підтримки стабільності рН крові. Таким чином, карбоангідраза сприяє секреції H+ у просвіт ниркових канальців і реабсорбції HCO3- у нирках. Крім того, це сприяє транспорту вуглекислого газу з легеневої тканини до альвеол легеневого капіляра, де вуглекислий газ буде виводитися під час видиху.
Карбоангідраза — це дуже давній фермент, який зустрічається в обох доменах прокаріот і існує в шести різних класах серед більшості живих організмів. Ці сімейства не схожі за послідовністю чи структурою, оскільки вони еволюціонували незалежно одне від одного, але всі розвинули однакову структуру активного центру Zn2+, показуючи чудовий приклад конвергентної еволюції.
Кваліфікація
Фермент — це речовина, яка діє як каталізатор у живих організмах, який допомагає прискорити хімічні реакції. Карбоангідраза є важливим ферментом, який міститься в еритроцитах, слизовій оболонці шлунка, клітинах підшлункової залози та навіть ниркових канальцях. Він був відкритий у 1932 році та розділений на три основні класи. Перший клас — альфа-вуглекислота ангідраза, яка зустрічається у ссавців, другий клас – бета-карбоангідраза, яка міститься в бактеріях і рослинах, і, нарешті, третій клас – гамма-карбоангідраза, яка міститься в метаногенних бактеріях у гарячих джерелах. Усі три класи карбоангідрази мають однаковий активний центр із металевим центром Zn; однак структурно вони не схожі один на одного. Основна роль карбоангідрази в організмі людини полягає в каталізації перетворення вуглекислого газу на вугільну кислоту і назад. Однак він також може сприяти транспорту CO2 у крові, що, у свою чергу, сприяє диханню. Він навіть може брати участь у утворенні соляної кислоти в шлунку.[Потрібна цитата] Тому роль карбоангідрази залежить від того, де вона знаходиться в організмі.
Структура
У CA II ссавців активний центр складається з наступного: жорсткого атома металу кислоти Льюїса Zn+2, координованого із залишками His -94, -96 і -119 на відстані 109˚ один від одного та гідроксидний іон (pKa=6,8; 120° у Td конфігурації, гідрофобна кишеня поруч із зв’язаним цинком гідроксидом, що складається з Val-143 у своїй основі та Val-121, Trp-209 і Leu -198 на його шиї залишок протонного переміщення (PSR) His-64 H+ переміщує H+ до активного центру та з нього за допомогою конформаційного перемикання та мережі водневих зв’язків складається з гідроксильної групи Thr-199 і карбоксильної групи Glu-106, яка стабілізує зв’язаний з цинком гідроксид, полегшуючи орієнтацію молекул води в активній стороні до певної геометричної конфігурації. CA II має частоту обертання 106 s−1, що в 107 разів швидше, ніж некаталізована реакція.
Реакція
Реакція, яка демонструє каталізацію карбоангідрази в наших тканинах, така:
- CO2 + H2O ⟶ H2CO3 ⟶ H+ + HCO3-
Каталізація карбоангідрази в легенях проявляється:
- H+ + HCO3- ⟶ H2CO3 ⟶ CO2 + H2O
Причиною того, що реакції в тканинах і легенях є протилежними, є різний рівень рН, який міститься в них. Без каталізатора карбоангідрази реакція йде дуже повільно, але з каталізатором реакція відбувається в 107 разів швидше.
Реакція, що каталізується карбоангідразою:
- HCO3- + H+ ⇌ CO2 + H2O
Вугільна кислота має pKa приблизно 6,36 (точне значення залежить від середовища), тому при pH 7 невеликий відсоток бікарбонату протонується.
Карбоангідраза є одним із найшвидших ферментів, і її швидкість зазвичай обмежується швидкістю дифузії її субстратів. Типова каталітична швидкість різних форм цього ферменту коливається від 104 до 106 реакцій на секунду.
Некаталізована зворотна реакція є відносно повільною (кінетика в 15-секундному діапазоні). Ось чому газований напій не дегазується миттєво при відкритті ємності; однак він швидко дегазується в роті, коли вступає в контакт з карбоангідразою, яка міститься в слині.
Ангідразу визначають як фермент, який каталізує видалення молекули води із сполуки, і тому саме ця «зворотна» реакція дає назву карбоангідразі, оскільки вона видаляє молекулу води з вугільної кислоти.
У легенях карбоангідраза перетворює бікарбонат на вуглекислий газ, придатний для видиху.
Транспорт CO2
Вуглекислий газ транспортується кров'ю в трьох формах:
- Розчинений у вигляді газу в плазмі – 7-10%
- Зв’язується з гемоглобіном у вигляді карбаміногемоглобіну в еритроцитах – 20%
- Присутній у вигляді іонів бікарбонату в плазмі і транспортується у вигляді бікарбонату - 70%
Механізм
Цинк простетична група у ферменті координується в трьох положеннях гістидином бічними ланцюгами. Четверту координаційну позицію займає вода. Четвертий гістидин близький до водного ліганду, сприяючи утворенню центру Zn-OH, який зв’язує CO2 з утворенням бікарбонату цинку. Конструкція є прикладом загальної кислоти – загальної основи каталіз (див. статтю ). Активний центр також має кишеню, придатну для вуглекислого газу, наближаючи його до групи гідроксиду. Проведені кінетичні дослідження визначають наступний механізм для ферменту: на етапі 1 і 2 нуклеофіл O− на гідроксид-іоні, координованому до Zn2+, здійснює нуклеофільну атаку на частково електрофільний вуглець на молекулі CO2. Тут Zn2+ діє як кислота Льюїса, яка знижує pKa координованого ліганду OH2 з ~7-8 до 6,8 як Td , що призводить до депротонування води до гідроксид-іона, а вільний протон нейтралізується навколишнім буфером. На кроці 3) відбувається перенесення протона (H+) від OH−1 до некоординованого O− у CO3−2, координований до атома Zn+2 в активному центрі. Потім вивільняється іон бікарбонату, і каталітичний центр регенерується шляхом зв’язування іншої молекули води в обмін на іон бікарбонату. На етапі 4) скоординований водний ліганд депротонується за допомогою Zn+2, щоб утворити інший гідроксид-іон для початку циклу знову.
Родини
Визнано щонайменше п’ять різних сімейств CA: α, β, γ, δ і ζ. Ці родини не мають значної послідовності амінокислот подібності, і в більшості випадків вважаються прикладом конвергентної еволюції. α-КА зустрічаються в організмі людини.
α-CA
Хребетні, водорості і деякі бактерії мають це сімейство КА.
Ферменти CA, знайдені в ссавці, поділяються на чотири великі підгрупи, [], які, у свою чергу, складаються з кількох ізоформ:
- цитозольний CA (CAI, CA-II, CA-III, CA-VII та CA XIII)
- мітохондрії CA (CA-VA та CA-VB)
- секретовані CA (CA-VI)
- мембранно-асоційовані CA (CA-IV, CA-IX, CA-XII, CA-XIV і )
Існує три додаткові «акаталітичні» ізоформи карбоангідрази людини(CA-VIII, CA-X, and CA-XI) чиї функції залишаються незрозумілими.
Ізоформа | Ген | Молекулярна маса (kDa) | Місцезнаходження | Специфічна активність ферментів людини, (s−1) | Чутливість до сульфаніламіди, KI (nM) | |
---|---|---|---|---|---|---|
Клітина | Тканина | |||||
CA-I | CA1 | 29 | Цитозоль | еритроцитів і шлунково-кишкового тракту | 2.0 × 105 | 250 |
CA-II | CA2 | 29 | Цитозоль | майже повсюдно | 1.4 × 106 | 12 |
CA-III | CA3 | 29 | Цитозоль | 8% розчинного білка в м'язах I типу | 1.3 × 104 | 240000 |
CA-IV | CA4 | 35 | позаклітинний GPI-зчеплений | ШКТ, нирки, ендотелій | 1.1 × 106 | 74 |
CA-VA | CA5A | 34.7 (прогнозовано) | Мітохондрія | печінка | 2.9 × 105 | 63 |
CA-VB | CA5B | 36.4 (прогнозовано) | Мітохондрія | широко поширений | 9.5 × 105 | 54 |
CA-VI | CA6 | 39–42 | Секреторна | слина і молоко | 3.4 × 105 | 11 |
CA-VII | CA7 | 29 | Цитозоль | широко поширений | 9.5 × 105 | 2.5 |
CA-IX | CA9 | 54, 58 | Клітинна мембрана-асоційована | нормальний шлунково-кишковий тракт, кілька видів раку | 3.8 × 105 | 16 |
CA-XII | CA12 | 44 | позаклітинний активний центр | нирки, деякі види раку | 4.2 × 105 | 5.7 |
CA-XIII | CA13 | 29 | Цитозоль | широко поширений | 1.5 × 105 | 16 |
CA-XIV | CA14 | 54 | позаклітинний активний центр | нирки, серце, скелетні м'язи, мозок | 3.1 × 105 | 41 |
CA15 | 34–36 | позаклітинний GPI-зчеплений | нирки, не виражені в тканинах людини | 4.7 × 105 | 72 |
- За винятком миші CA XV.
- Ацетазоламід у цій таблиці.
β-CA
Більшість прокаріотичних і рослинних хлоропластних КА належать до β-сімейства. Було ідентифіковано два шаблон підпису для цієї родини:
- C-[SA]-D-S-R-[LIVM]-x-[AP]
- [EQ]-[YF]-A-[LIVM]-x(2)-[LIVM]-x(4)-[LIVMF](3)-x-G-H-x(2)-C-G
γ-CA
γ-клас CA походить від метаногенів, бактерій, що виробляють метан, які ростуть у гарячих джерелах.
δ-CA
δ-клас CA був описаний у діатомові. Розрізнення цього класу ЦА з'явилося недавно , однак піддаються сумніву.
ζ-CA
ζ-клас CA зустрічається виключно в бактеріях у кількох хемолітотрофах і морських ціанобактеріях, які містять cso-карбоксисоми. Останні тривимірні аналізи припускають, що ζ-CA має певну структурну подібність до β-CA, особливо поблизу місця іонів металу. Таким чином, дві форми можуть бути віддалено спорідненими, навіть якщо базова амінокислотна послідовність з тих пір значно розійшлася.
η-CA
Нещодавно в організмах роду Plasmodium було знайдено сімейство η. Це група ферментів, які раніше вважалися належними до α-сімейства КА, однак було продемонстровано, що η-КА мають унікальні особливості, такі як структура координації іонів металів.
ι-CA
Клас йота є останнім описаним класом CA. Він був виявлений у морських діатомових водоростях і широко поширений серед морського фітопланктону. У діатомових водоростях ι-CA необхідний для механізмів концентрації CO2 і, на відміну від інших класів CA, він може використовувати марганець замість цинку як кофактор металу. Гомологи ι-CA також були підтверджені в грамнегативних бактеріях, де можуть бути присутні як білковий гомодимер.
Будова і функції
У природі існує кілька форм карбоангідрази. У найкраще вивченій формі α-карбоангідрази, присутній у тварин, іон цинку координується імідазоловими кільцями 3 залишків гістидину, His94, His96 і His119.
Основною функцією ферменту у тварин є взаємоперетворення вуглекислого газу та бікарбонату для підтримки кислотно-лужного балансу в крові та інших тканинах, а також для транспортування вуглекислого газу з тканин.
У ссавців існує щонайменше 14 різних ізоформ. Рослини містять іншу форму, звану β-карбоангідразою, яка, з еволюційної точки зору, є окремим ферментом, але бере участь у тій самій реакції та також використовує іон цинку у своєму активному центрі. У рослин карбоангідраза сприяє підвищенню концентрації СО2 в хлоропластах, щоб збільшити швидкість карбоксилування ферменту RuBisCO. Це реакція, яка інтегрує CO2 в органічні цукри вуглецю під час фотосинтезу, і може використовувати лише форму CO2 вуглецю, а не вугільну кислоту чи бікарбонат.[]
Кадмій-вмісна карбоангідраза
Було виявлено, що морські діатомові водорості експресують нову форму ζ карбоангідрази. Було виявлено, що , вид фітопланктону, поширений у багатьох морських екосистемах, містить карбоангідразу з іоном кадмію замість цинку. Раніше вважалося, що кадмій є токсичним металом, який не виконує жодних біологічних функцій. Однак цей вид фітопланктону, схоже, пристосувався до низького рівня цинку в океані, використовуючи кадмій, коли цинку не вистачає. Хоча концентрація кадмію в морській воді також низька (приблизно 1x10-16 моль), існує екологічна перевага можливості використання будь-якого металу залежно від того, який є більш доступним на даний момент. Таким чином, цей тип карбоангідрази є камбіалістичним, тобто він може замінювати метал у його активному центрі іншими металами (а саме цинком і кадмієм).
Подібність до інших карбоангідраз
Механізм карбоангідрази кадмію (CDCA) по суті такий самий, як і інших карбоангідраз, у перетворенні вуглекислого газу та води в бікарбонат і протон. Крім того, як і інші карбоангідрази, CDCA змушує реакцію протікати майже так само швидко, як швидкість дифузії її субстратів, і вона може інгібуватися похідними сульфонамідів і .
Відмінності від інших карбоангідраз
На відміну від більшості інших карбоангідраз, іон металу активного центру не зв’язаний трьома залишками гістидину та гідроксид-іоном. Натомість він зв’язаний двома залишками цистеїну, одним залишком гістидину та гідроксид-іоном, що характерно для β-CA. Через те, що кадмій є слабкою кислотою, він буде більш міцно зв'язаний м'якими основними лігандами. Атоми сірки на залишках цистеїну є м’якими основами, тому зв’язують кадмій сильніше, ніж азот на залишках гістидину. CDCA також має структуру тривимірного згортання, яка не схожа на будь-яку іншу карбоангідразу, а її амінокислотна послідовність не схожа на інші карбоангідрази. Це мономер з трьома доменами, кожен з яких ідентичний за послідовністю амінокислот і кожен з яких містить активний центр з іоном металу.
Ще одна ключова відмінність між CDCA та іншими карбоангідразами полягає в тому, що CDCA має механізм заміни іонів кадмію на іони цинку у випадку, якщо цинк стає більш доступним для фітопланктону, ніж кадмій. Активний центр CDCA по суті «замкнений» ланцюжком із дев’яти амінокислот із залишками гліцину в положеннях 1 і 9. Зазвичай ці ворота залишаються закритими, а іон кадмію затримується всередині. Однак завдяки гнучкості та положенню залишків гліцину ці ворота можна відкрити, щоб видалити іон кадмію. Тоді на його місце можна поставити іон цинку, і ворота за ним закриються. Будучи граничною кислотою, цинк не зв’яжеться з цистеїновими лігандами так міцно, як кадмій, але фермент все одно буде активним і досить ефективним. Метал в активному центрі може перемикатися між цинком і кадмієм залежно від того, якого з них у даний момент більше. Саме здатність CDCA використовувати кадмій або цинк, ймовірно, дає T. weissflogii перевагу у виживанні.
Транспортування кадмію
Кадмій все ще вважається смертельним для фітопланктону у великих кількостях. Дослідження показали, що T. weissflogii має початкову токсичну реакцію на кадмій під час впливу на нього. Токсичність металу знижується завдяки транскрипції та трансляції , білків, здатних зв’язувати та транспортувати кадмій. Після зв’язування фітохелатином кадмій більше не є токсичним і його можна безпечно транспортувати до ферменту CDCA. Також було показано, що поглинання кадмію через фітохелатин призводить до значного збільшення експресії CDCA.
CDCA-подібні білки
Інший фітопланктон з різних водних джерел перевірено на наявність CDCA. Було виявлено, що багато з них містять білки, гомологічні CDCA, знайденим у T. weissflogii. Це включає види з , а також у Тихому океані поблизу екватора. У всіх досліджених видів CDCA-подібні білки показали високий рівень експресії навіть у високих концентраціях цинку та за відсутності кадмію. Подібність між цими білками та CDCA, що експресується T. weissflogii, різна, але вони завжди були подібними щонайменше на 67%.
Уловлювання та секвестрація вуглецю
Карбоангідраза в принципі може виявитися актуальною для захоплення вуглецю. Деякі карбоангідрази можуть витримувати температуру до 107 °C і екстремальну лужність (pH > 10). Пілотний запуск із більш стабільним CA на потоці димових газів, який складався з 12–13% мол. CO₂, мав швидкість захоплення 63,6% протягом 60-годинного періоду без помітного впливу на ефективність ферменту. CA поміщали в розчин N-метилдіетаноламіну (MDEA), де він служив для збільшення різниці концентрацій (рушійної сили) CO2 між димовим потоком електростанції та рідкою фазою в рідинно-газовому контакторі.
Дивись також
Список літератури
- Badger, M R; Price, G D (1994-06). The Role of Carbonic Anhydrase in Photosynthesis. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology (англ.). Т. 45, № 1. с. 369—392. doi:10.1146/annurev.pp.45.060194.002101. ISSN 1040-2519. Процитовано 26 грудня 2023.
- Goodsell, D.S. (1 січня 2004). Carbonic Anhydrase. RCSB Protein Data Bank. doi:10.2210/rcsb_pdb/mom_2004_1. ISSN 1234-432X. Процитовано 26 грудня 2023.
- Scozzafava, Andrea; Supuran, Claudiu; Conway, Janet, ред. (27 травня 2004). Carbonic Anhydrase: Its Inhibitors and Activators (англ.). CRC Press. doi:10.1201/9780203475300. ISBN .
- Occhipinti; Boron (6 серпня 2019). Role of Carbonic Anhydrases and Inhibitors in Acid–Base Physiology: Insights from Mathematical Modeling. International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 20, № 15. с. 3841. doi:10.3390/ijms20153841. ISSN 1422-0067. PMC 6695913. PMID 31390837. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Markovic, Leon (8 серпня 2023). Bohr Effect: Key to Efficient Oxygen Delivery. Pathway Medicine (амер.). Процитовано 26 грудня 2023.
- Le Chatelier's Principle. www.chemguide.co.uk. Процитовано 26 грудня 2023.
- Dodgson, Susanna J. (1991). Dodgson, Susanna J.; Tashian, Richard E.; Gros, Gerolf; Carter, Nicholas D. (ред.). The Carbonic Anhydrases. The Carbonic Anhydrases (англ.). Boston, MA: Springer US. с. 3—14. doi:10.1007/978-1-4899-0750-9_1. ISBN .
- Deutsch, Harold F. (1987-01). Carbonic anhydrases. International Journal of Biochemistry (англ.). Т. 19, № 2. с. 101—113. doi:10.1016/0020-711X(87)90320-X. Процитовано 26 грудня 2023.
- Chegwidden, W. Richard; Carter, Nicholas D. (2000). Chegwidden, W. Richard; Carter, Nicholas D.; Edwards, Yvonne H. (ред.). Introduction to the carbonic anhydrases. The Carbonic Anhydrases. Basel: Birkhäuser Basel. с. 13—28. doi:10.1007/978-3-0348-8446-4_2. ISBN .
- Enzyme | Definition, Mechanisms, & Nomenclature | Britannica. www.britannica.com (англ.). 24 грудня 2023. Процитовано 26 грудня 2023.
- Maren, T. H. (1 жовтня 1967). Carbonic anhydrase: chemistry, physiology, and inhibition. Physiological Reviews (англ.). Т. 47, № 4. с. 595—781. doi:10.1152/physrev.1967.47.4.595. ISSN 0031-9333. Процитовано 26 грудня 2023.
- Bertini, Ivano, ред. (2007). Biological inorganic chemistry: structure and reactivity. Sausalito, Calif: Univ. Science Books. с. 180. ISBN .
- Lindskog, Sven (1997-01). Structure and mechanism of carbonic anhydrase. Pharmacology & Therapeutics (англ.). Т. 74, № 1. с. 1—20. doi:10.1016/S0163-7258(96)00198-2. Процитовано 26 грудня 2023.
- Thatcher, B.J.; Doherty, A.E.; Orvisky, E.; Martin, B.M.; Henkin, R.I. (1998-09). Gustin from Human Parotid Saliva Is Carbonic Anhydrase VI. Biochemical and Biophysical Research Communications (англ.). Т. 250, № 3. с. 635—641. doi:10.1006/bbrc.1998.9356. Процитовано 26 грудня 2023.
- Yadav, Raju R.; Krishnamurthi, Kannan; Mudliar, Sandeep N.; Devi, S. Saravana; Naoghare, Pravin K.; Bafana, Amit; Chakrabarti, Tapan (2014-06). Carbonic anhydrase mediated carbon dioxide sequestration: Promises, challenges and future prospects. Journal of Basic Microbiology (англ.). Т. 54, № 6. с. 472—481. doi:10.1002/jobm.201300849. ISSN 0233-111X. Процитовано 26 грудня 2023.
- Parkin, Gerard (1 лютого 2004). Synthetic Analogues Relevant to the Structure and Function of Zinc Enzymes. Chemical Reviews (англ.). Т. 104, № 2. с. 699—768. doi:10.1021/cr0206263. ISSN 0009-2665. Процитовано 26 грудня 2023.
- Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert (2013). Stryer Biochemie (нім.). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. doi:10.1007/978-3-8274-2989-6. ISBN .
- Goto, M.; Takahashi, T.; Yamashita, F.; Koreeda, A.; Mori, H.; Ohta, M.; Arakawa, Y. (1997-11). Inhibition of the metallo-beta-lactamase produced from Serratia marcescens by thiol compounds. Biological & Pharmaceutical Bulletin. Т. 20, № 11. с. 1136—1140. doi:10.1248/bpb.20.1136. ISSN 0918-6158. PMID 9401719. Процитовано 26 грудня 2023.
- Lovejoy, D. A.; Hewett-Emmett, D.; Porter, C. A.; Cepoi, D.; Sheffield, A.; Vale, W. W.; Tashian, R. E. (15 грудня 1998). Evolutionarily conserved, "acatalytic" carbonic anhydrase-related protein XI contains a sequence motif present in the neuropeptide sauvagine: the human CA-RP XI gene (CA11) is embedded between the secretor gene cluster and the DBP gene at 19q13.3. Genomics. Т. 54, № 3. с. 484—493. doi:10.1006/geno.1998.5585. ISSN 0888-7543. PMID 9878252. Процитовано 26 грудня 2023.
- Boriack-Sjodin, P. A.; Zeitlin, S.; Chen, H. H.; Crenshaw, L.; Gross, S.; Dantanarayana, A.; Delgado, P.; May, J. A.; Dean, T. (1998-12). Structural analysis of inhibitor binding to human carbonic anhydrase II. Protein Science: A Publication of the Protein Society. Т. 7, № 12. с. 2483—2489. doi:10.1002/pro.5560071201. ISSN 0961-8368. PMC 2143894. PMID 9865942. Процитовано 26 грудня 2023.
- Unless else specified: Boron WF (2005). Medical Physiology: A Cellular And Molecular Approach. Elsevier/Saunders. ISBN . Page 638
- Hilvo, Mika; Baranauskiene, Lina; Salzano, Anna Maria; Scaloni, Andrea; Matulis, Daumantas; Innocenti, Alessio; Scozzafava, Andrea; Monti, Simona Maria; Di Fiore, Anna (10 жовтня 2008). Biochemical characterization of CA IX, one of the most active carbonic anhydrase isozymes. The Journal of Biological Chemistry. Т. 283, № 41. с. 27799—27809. doi:10.1074/jbc.M800938200. ISSN 0021-9258. PMID 18703501. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Lehtonen, Jonna; Shen, Bairong; Vihinen, Mauno; Casini, Angela; Scozzafava, Andrea; Supuran, Claudiu T.; Parkkila, Anna-Kaisa; Saarnio, Juha; Kivelä, Antti J. (23 січня 2004). Characterization of CA XIII, a novel member of the carbonic anhydrase isozyme family. The Journal of Biological Chemistry. Т. 279, № 4. с. 2719—2727. doi:10.1074/jbc.M308984200. ISSN 0021-9258. PMID 14600151. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Hilvo, Mika; Tolvanen, Martti; Clark, Amy; Shen, Bairong; Shah, Gul N.; Waheed, Abdul; Halmi, Piia; Hänninen, Milla; Hämäläinen, Jonna M. (15 листопада 2005). Characterization of CA XV, a new GPI-anchored form of carbonic anhydrase. Biochemical Journal (англ.). Т. 392, № 1. с. 83—92. doi:10.1042/BJ20051102. ISSN 0264-6021. PMC 1317667. PMID 16083424. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () - Sawaya, Michael R.; Cannon, Gordon C.; Heinhorst, Sabine; Tanaka, Shiho; Williams, Eric B.; Yeates, Todd O.; Kerfeld, Cheryl A. (2006-03). The Structure of β-Carbonic Anhydrase from the Carboxysomal Shell Reveals a Distinct Subclass with One Active Site for the Price of Two. Journal of Biological Chemistry (англ.). Т. 281, № 11. с. 7546—7555. doi:10.1074/jbc.M510464200. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - So, Anthony K.-C.; Espie, George S.; Williams, Eric B.; Shively, Jessup M.; Heinhorst, Sabine; Cannon, Gordon C. (2004-02). A Novel Evolutionary Lineage of Carbonic Anhydrase (ε Class) Is a Component of the Carboxysome Shell. Journal of Bacteriology (англ.). Т. 186, № 3. с. 623—630. doi:10.1128/JB.186.3.623-630.2004. ISSN 0021-9193. PMC 321498. PMID 14729686. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () - Del Prete, Sonia; Vullo, Daniela; Fisher, Gillian M.; Andrews, Katherine T.; Poulsen, Sally-Ann; Capasso, Clemente; Supuran, Claudiu T. (2014-09). Discovery of a new family of carbonic anhydrases in the malaria pathogen Plasmodium falciparum —The η-carbonic anhydrases. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters (англ.). Т. 24, № 18. с. 4389—4396. doi:10.1016/j.bmcl.2014.08.015. Процитовано 26 грудня 2023.
- Jensen, Erik L.; Clement, Romain; Kosta, Artemis; Maberly, Stephen C.; Gontero, Brigitte (2019-08). A new widespread subclass of carbonic anhydrase in marine phytoplankton. The ISME Journal (англ.). Т. 13, № 8. с. 2094—2106. doi:10.1038/s41396-019-0426-8. ISSN 1751-7362. PMC 6776030. PMID 31024153. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () - Del Prete, Sonia; Nocentini, Alessio; Supuran, Claudiu T.; Capasso, Clemente (1 січня 2020). Bacterial ι-carbonic anhydrase: a new active class of carbonic anhydrase identified in the genome of the Gram-negative bacterium Burkholderia territorii. Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry (англ.). Т. 35, № 1. с. 1060—1068. doi:10.1080/14756366.2020.1755852. ISSN 1475-6366. PMC 7191908. PMID 32314608. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () - Krishnamurthy, Vijay M.; Kaufman, George K.; Urbach, Adam R.; Gitlin, Irina; Gudiksen, Katherine L.; Weibel, Douglas B.; Whitesides, George M. (1 березня 2008). Carbonic Anhydrase as a Model for Biophysical and Physical-Organic Studies of Proteins and Protein−Ligand Binding. Chemical Reviews (англ.). Т. 108, № 3. с. 946—1051. doi:10.1021/cr050262p. ISSN 0009-2665. PMC 2740730. PMID 18335973. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () - Park, H; McGinn, Pj; Morel, Fmm (19 травня 2008). Expression of cadmium carbonic anhydrase of diatoms in seawater. Aquatic Microbial Ecology (англ.). Т. 51. с. 183—193. doi:10.3354/ame01192. ISSN 0948-3055. Процитовано 26 грудня 2023.
- Lane, Todd W.; Saito, Mak A.; George, Graham N.; Pickering, Ingrid J.; Prince, Roger C.; Morel, François M. M. (2005-05). A cadmium enzyme from a marine diatom. Nature (англ.). Т. 435, № 7038. с. 42—42. doi:10.1038/435042a. ISSN 0028-0836. Процитовано 26 грудня 2023.
- Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Sigel, Roland K. O. (2013). Cadmium: from toxicity to essentiality. Metal ions in life sciences. Dordrecht: Springer. ISBN .
- Xu, Yan; Feng, Liang; Jeffrey, Philip D.; Shi, Yigong; Morel, François M. M. (2008-03). Structure and metal exchange in the cadmium carbonic anhydrase of marine diatoms. Nature (англ.). Т. 452, № 7183. с. 56—61. doi:10.1038/nature06636. ISSN 0028-0836. Процитовано 26 грудня 2023.
- Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Sigel, Roland K. O. (2013). Cadmium: from toxicity to essentiality. Metal ions in life sciences. Dordrecht: Springer. ISBN .
- Alvizo, Oscar; Nguyen, Luan J.; Savile, Christopher K.; Bresson, Jamie A.; Lakhapatri, Satish L.; Solis, Earl O. P.; Fox, Richard J.; Broering, James M.; Benoit, Michael R. (18 листопада 2014). Directed evolution of an ultrastable carbonic anhydrase for highly efficient carbon capture from flue gas. Proceedings of the National Academy of Sciences (англ.). Т. 111, № 46. с. 16436—16441. doi:10.1073/pnas.1411461111. ISSN 0027-8424. PMC 4246266. PMID 25368146. Процитовано 26 грудня 2023.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Karboangidrazi abo karbonatdegidratazi simejstvo fermentiv yaki katalizuyut vzayemoperetvorennya mizh vuglekislim gazom i vodoyu i disocijovani ioni vugilna kislota tobto bikarbonat i ioni vodnyu aktivnij centr bilshosti karboangidraz mistit ion cinku Tomu yih klasifikuyut yak metalofermenti Ferment pidtrimuye kislotno luzhnij balans i dopomagaye transportuvati vuglekislij gaz KarboangidraziKarboangidraza lyudini II zi zv yazanim cinkom i vuglekislim gazom PDB 6LUXIdentifikatoriKod KF4 2 1 1Nomer CAS9001 03 0Bazi fermentivIntEnzIntEnz viewBRENDABRENDA entryExPASyNiceZyme viewMetaCycmetabolic pathwayKEGGKEGG entryPRIAMprofilePDB structuresRCSB PDB PDBe PDBj PDBsumGene OntologyAmiGO EGOPoshukPMCstattiPubMedstattiNCBINCBI proteinsCAS9001 03 0 Karboangidraza dopomagaye pidtrimuvati Kislotno osnovnij balans regulyuvati rN i balans ridini Zalezhno vid jogo roztashuvannya rol fermentu desho zminyuyetsya Napriklad karboangidraza viroblyaye kislotu v slizovij obolonci shlunka U nirkah kontrol ioniv bikarbonatu vplivaye na vmist vodi v klitini Kontrol ioniv bikarbonatu takozh vplivaye na vmist vodi v ochah Ingibitori karboangidrazi vikoristovuyutsya dlya likuvannya glaukomi nadmirnogo skupchennya vodi v ochah Blokuvannya cogo fermentu zminyuye balans ridini v ochah zmenshuyuchi nakopichennya ridini tim samim znizhuyuchi tisk Karboangidraza maye virishalne znachennya dlya funkcionuvannya gemoglobinu zavdyaki efektu Bora yakij katalizuye gidrataciyu vuglekislogo gazu z utvorennyam vugilnoyi kisloti ta shvidkoyi disociaciyi u vodu Po suti zbilshennya vuglekislogo gazu prizvodit do znizhennya pH krovi sho znizhuye zv yazuvannya kisnyu z gemoglobinom Spravedlivo navpaki yaksho znizhennya koncentraciyi vuglekislogo gazu pidvishuye pH krovi sho pidvishuye shvidkist zv yazuvannya kisnyu z gemoglobinom Pov yazati efekt Bora z karboangidrazoyu prosto karboangidraza priskoryuye reakciyu vuglekislogo gazu sho reaguye z vodoyu utvoryuyuchi ioni vodnyu protoni ta ioni bikarbonatu Dlya opisu rivnovagi v reakciyi karboangidrazi vikoristovuyetsya princip Le Shatelye Tkanini bilsh kisli nizh legeni tomu sho vuglekislij gaz utvoryuyetsya klitinnim dihannyam i reaguye z vodoyu v tkaninah utvoryuyuchi protoni vodnyu Oskilki koncentraciya vuglekislogo gazu visha rivnovaga zsuvayetsya vpravo v storonu bikarbonatu Protilezhne sposterigayetsya v legenyah de vivilnyayetsya vuglekislij gaz tomu jogo koncentraciya nizhcha tomu rivnovaga zmishuyetsya livoruch u bik vuglekislogo gazu namagayuchis pidvishiti jogo koncentraciyu Poyava i funkciyiKarboangidrazu vpershe bulo viyavleno v eritrocitah koriv u 1933 roci i odnochasno bulo vidkrito Rougtonom v Kembridzhi ta Meldrami u Filadelfiyi yaki shukali katalitichnij faktor Regulyaciya pH Karboangidraza vidigraye vazhlivu rol u regulyuvanni rN krovi sho priskoryuye CO2 H2O displaystyle ce lt gt HCO3 H reakciya dlya zabezpechennya shvidkoyi pidtrimki rivnovagi Na rivnovazhnu reakciyu vplivaye spivvidnoshennya bikarbonatu ta H do vuglekislogo gazu HCO3 ce spoluchena osnova yaka nejtralizuye kisloti a H ce spoluchena kislota yaka nejtralizuye osnovi za Kislotno osnovnij gomeostaz HCO3 i H idealno pidhodyat dlya buferizaciyi pH u krovi ta tkaninah oskilki pKa blizkij do fiziologichnogo pH 7 2 7 6 Oskilki HCO3 i H regulyuyutsya v nirkah a vuglekislij gaz plazmi regulyuyetsya v legenyah obidvi diyi v nirkah i legenyah vazhlivi dlya pidtrimki stabilnosti rN krovi Takim chinom karboangidraza spriyaye sekreciyi H u prosvit nirkovih kanalciv i reabsorbciyi HCO3 u nirkah Krim togo ce spriyaye transportu vuglekislogo gazu z legenevoyi tkanini do alveol legenevogo kapilyara de vuglekislij gaz bude vivoditisya pid chas vidihu Karboangidraza ce duzhe davnij ferment yakij zustrichayetsya v oboh domenah prokariot i isnuye v shesti riznih klasah sered bilshosti zhivih organizmiv Ci simejstva ne shozhi za poslidovnistyu chi strukturoyu oskilki voni evolyucionuvali nezalezhno odne vid odnogo ale vsi rozvinuli odnakovu strukturu aktivnogo centru Zn2 pokazuyuchi chudovij priklad konvergentnoyi evolyuciyi KvalifikaciyaFerment ce rechovina yaka diye yak katalizator u zhivih organizmah yakij dopomagaye priskoriti himichni reakciyi Karboangidraza ye vazhlivim fermentom yakij mistitsya v eritrocitah slizovij obolonci shlunka klitinah pidshlunkovoyi zalozi ta navit nirkovih kanalcyah Vin buv vidkritij u 1932 roci ta rozdilenij na tri osnovni klasi Pershij klas alfa vuglekislota angidraza yaka zustrichayetsya u ssavciv drugij klas beta karboangidraza yaka mistitsya v bakteriyah i roslinah i nareshti tretij klas gamma karboangidraza yaka mistitsya v metanogennih bakteriyah u garyachih dzherelah Usi tri klasi karboangidrazi mayut odnakovij aktivnij centr iz metalevim centrom Zn odnak strukturno voni ne shozhi odin na odnogo Osnovna rol karboangidrazi v organizmi lyudini polyagaye v katalizaciyi peretvorennya vuglekislogo gazu na vugilnu kislotu i nazad Odnak vin takozh mozhe spriyati transportu CO2 u krovi sho u svoyu chergu spriyaye dihannyu Vin navit mozhe brati uchast u utvorenni solyanoyi kisloti v shlunku Potribna citata Tomu rol karboangidrazi zalezhit vid togo de vona znahoditsya v organizmi Struktura U CA II ssavciv aktivnij centr skladayetsya z nastupnogo zhorstkogo atoma metalu kisloti Lyuyisa Zn 2 koordinovanogo iz zalishkami His 94 96 i 119 na vidstani 109 odin vid odnogo ta gidroksidnij ion pKa 6 8 120 u Td konfiguraciyi gidrofobna kishenya poruch iz zv yazanim cinkom gidroksidom sho skladayetsya z Val 143 u svoyij osnovi ta Val 121 Trp 209 i Leu 198 na jogo shiyi zalishok protonnogo peremishennya PSR His 64 H peremishuye H do aktivnogo centru ta z nogo za dopomogoyu konformacijnogo peremikannya ta merezhi vodnevih zv yazkiv skladayetsya z gidroksilnoyi grupi Thr 199 i karboksilnoyi grupi Glu 106 yaka stabilizuye zv yazanij z cinkom gidroksid polegshuyuchi oriyentaciyu molekul vodi v aktivnij storoni do pevnoyi geometrichnoyi konfiguraciyi CA II maye chastotu obertannya 106 s 1 sho v 107 raziv shvidshe nizh nekatalizovana reakciya ReakciyaDiv takozh vugilna kislota Shema mehanizmu ciklichnoyi reakciyi sho katalizuyetsya karboangidrazoyu II Reakciya yaka demonstruye katalizaciyu karboangidrazi v nashih tkaninah taka CO2 H2O H2CO3 H HCO3 Katalizaciya karboangidrazi v legenyah proyavlyayetsya H HCO3 H2CO3 CO2 H2O Prichinoyu togo sho reakciyi v tkaninah i legenyah ye protilezhnimi ye riznij riven rN yakij mistitsya v nih Bez katalizatora karboangidrazi reakciya jde duzhe povilno ale z katalizatorom reakciya vidbuvayetsya v 107 raziv shvidshe Reakciya sho katalizuyetsya karboangidrazoyu HCO3 H CO2 H2O Vugilna kislota maye pKa priblizno 6 36 tochne znachennya zalezhit vid seredovisha tomu pri pH 7 nevelikij vidsotok bikarbonatu protonuyetsya Karboangidraza ye odnim iz najshvidshih fermentiv i yiyi shvidkist zazvichaj obmezhuyetsya shvidkistyu difuziyi yiyi substrativ Tipova katalitichna shvidkist riznih form cogo fermentu kolivayetsya vid 104 do 106 reakcij na sekundu Nekatalizovana zvorotna reakciya ye vidnosno povilnoyu kinetika v 15 sekundnomu diapazoni Os chomu gazovanij napij ne degazuyetsya mittyevo pri vidkritti yemnosti odnak vin shvidko degazuyetsya v roti koli vstupaye v kontakt z karboangidrazoyu yaka mistitsya v slini Angidrazu viznachayut yak ferment yakij katalizuye vidalennya molekuli vodi iz spoluki i tomu same cya zvorotna reakciya daye nazvu karboangidrazi oskilki vona vidalyaye molekulu vodi z vugilnoyi kisloti U legenyah karboangidraza peretvoryuye bikarbonat na vuglekislij gaz pridatnij dlya vidihu Transport CO2 Aktivnij centr fermentu CAII kod PDB 1CA2 yakij O chervonij N sinij Zn sirij i C zelenij Vuglekislij gaz transportuyetsya krov yu v troh formah Rozchinenij u viglyadi gazu v plazmi 7 10 Zv yazuyetsya z gemoglobinom u viglyadi karbaminogemoglobinu v eritrocitah 20 Prisutnij u viglyadi ioniv bikarbonatu v plazmi i transportuyetsya u viglyadi bikarbonatu 70 MehanizmZbilshene zobrazhennya aktivnogo centru karboangidrazi II lyudini sho pokazuye tri zalishki gistidinu ta gidroksidnu grupu yaka koordinuye punktirni liniyi ion cinku v centri Vid PDB 1CA2 Ferment CAII kod PDB 1CA2 sho pokazuye vtorinni strukturi ta gidrofobnu kishenyu prava storona Zn2 utvorenu beta listom sinij i dvoma bichnimi lancyugami valinu ta odnim triptofanom Cink prostetichna grupa u fermenti koordinuyetsya v troh polozhennyah gistidinom bichnimi lancyugami Chetvertu koordinacijnu poziciyu zajmaye voda Chetvertij gistidin blizkij do vodnogo ligandu spriyayuchi utvorennyu centru Zn OH yakij zv yazuye CO2 z utvorennyam bikarbonatu cinku Konstrukciya ye prikladom zagalnoyi kisloti zagalnoyi osnovi kataliz div stattyu Aktivnij centr takozh maye kishenyu pridatnu dlya vuglekislogo gazu nablizhayuchi jogo do grupi gidroksidu Provedeni kinetichni doslidzhennya viznachayut nastupnij mehanizm dlya fermentu na etapi 1 i 2 nukleofil O na gidroksid ioni koordinovanomu do Zn2 zdijsnyuye nukleofilnu ataku na chastkovo elektrofilnij vuglec na molekuli CO2 Tut Zn2 diye yak kislota Lyuyisa yaka znizhuye pKa koordinovanogo ligandu OH2 z 7 8 do 6 8 yak Td sho prizvodit do deprotonuvannya vodi do gidroksid iona a vilnij proton nejtralizuyetsya navkolishnim buferom Na kroci 3 vidbuvayetsya perenesennya protona H vid OH 1 do nekoordinovanogo O u CO3 2 koordinovanij do atoma Zn 2 v aktivnomu centri Potim vivilnyayetsya ion bikarbonatu i katalitichnij centr regeneruyetsya shlyahom zv yazuvannya inshoyi molekuli vodi v obmin na ion bikarbonatu Na etapi 4 skoordinovanij vodnij ligand deprotonuyetsya za dopomogoyu Zn 2 shob utvoriti inshij gidroksid ion dlya pochatku ciklu znovu RodiniStrichkova diagrama karboangidrazi II lyudini Aktivnij centr ion cinku vidno v centri VidPDB 1CA2 Viznano shonajmenshe p yat riznih simejstv CA a b g d i z Ci rodini ne mayut znachnoyi poslidovnosti aminokislot podibnosti i v bilshosti vipadkiv vvazhayutsya prikladom konvergentnoyi evolyuciyi a KA zustrichayutsya v organizmi lyudini a CA Hrebetni vodorosti i deyaki bakteriyi mayut ce simejstvo KA Fermenti CA znajdeni v ssavci podilyayutsya na chotiri veliki pidgrupi dzherelo yaki u svoyu chergu skladayutsya z kilkoh izoform citozolnij CA CAI CA II CA III CA VII ta CA XIII mitohondriyi CA CA VA ta CA VB sekretovani CA CA VI membranno asocijovani CA CA IV CA IX CA XII CA XIV i Isnuye tri dodatkovi akatalitichni izoformi karboangidrazi lyudini CA VIII CA X and CA XI chiyi funkciyi zalishayutsya nezrozumilimi Na comu zobrazhenni pokazano ligandi ta kishenkovij tip karboangidrazi Porivnyannya karboangidraz ssavciv Izoforma Gen Molekulyarna masa kDa Misceznahodzhennya Specifichna aktivnist fermentiv lyudini s 1 Chutlivist do sulfanilamidi KI nM Klitina TkaninaCA I CA1 29 Citozol eritrocitiv i shlunkovo kishkovogo traktu 2 0 105 250CA II CA2 29 Citozol majzhe povsyudno 1 4 106 12CA III CA3 29 Citozol 8 rozchinnogo bilka v m yazah I tipu 1 3 104 240000CA IV CA4 35 pozaklitinnij GPI zcheplenij ShKT nirki endotelij 1 1 106 74CA VA CA5A 34 7 prognozovano Mitohondriya pechinka 2 9 105 63CA VB CA5B 36 4 prognozovano Mitohondriya shiroko poshirenij 9 5 105 54CA VI CA6 39 42 Sekretorna slina i moloko 3 4 105 11CA VII CA7 29 Citozol shiroko poshirenij 9 5 105 2 5CA IX CA9 54 58 Klitinna membrana asocijovana normalnij shlunkovo kishkovij trakt kilka vidiv raku 3 8 105 16CA XII CA12 44 pozaklitinnij aktivnij centr nirki deyaki vidi raku 4 2 105 5 7CA XIII CA13 29 Citozol shiroko poshirenij 1 5 105 16CA XIV CA14 54 pozaklitinnij aktivnij centr nirki serce skeletni m yazi mozok 3 1 105 41CA15 34 36 pozaklitinnij GPI zcheplenij nirki ne virazheni v tkaninah lyudini 4 7 105 72Za vinyatkom mishi CA XV Acetazolamid u cij tablici b CA Bilshist prokariotichnih i roslinnih hloroplastnih KA nalezhat do b simejstva Bulo identifikovano dva shablon pidpisu dlya ciyeyi rodini C SA D S R LIVM x AP EQ YF A LIVM x 2 LIVM x 4 LIVMF 3 x G H x 2 C Gg CA g klas CA pohodit vid metanogeniv bakterij sho viroblyayut metan yaki rostut u garyachih dzherelah d CA d klas CA buv opisanij u diatomovi Rozriznennya cogo klasu CA z yavilosya nedavno odnak piddayutsya sumnivu z CA z klas CA zustrichayetsya viklyuchno v bakteriyah u kilkoh hemolitotrofah i morskih cianobakteriyah yaki mistyat cso karboksisomi Ostanni trivimirni analizi pripuskayut sho z CA maye pevnu strukturnu podibnist do b CA osoblivo poblizu miscya ioniv metalu Takim chinom dvi formi mozhut buti viddaleno sporidnenimi navit yaksho bazova aminokislotna poslidovnist z tih pir znachno rozijshlasya h CA Neshodavno v organizmah rodu Plasmodium bulo znajdeno simejstvo h Ce grupa fermentiv yaki ranishe vvazhalisya nalezhnimi do a simejstva KA odnak bulo prodemonstrovano sho h KA mayut unikalni osoblivosti taki yak struktura koordinaciyi ioniv metaliv i CA Klas jota ye ostannim opisanim klasom CA Vin buv viyavlenij u morskih diatomovih vodorostyah i shiroko poshirenij sered morskogo fitoplanktonu U diatomovih vodorostyah i CA neobhidnij dlya mehanizmiv koncentraciyi CO2 i na vidminu vid inshih klasiv CA vin mozhe vikoristovuvati marganec zamist cinku yak kofaktor metalu Gomologi i CA takozh buli pidtverdzheni v gramnegativnih bakteriyah de mozhut buti prisutni yak bilkovij gomodimer Budova i funkciyiU prirodi isnuye kilka form karboangidrazi U najkrashe vivchenij formi a karboangidrazi prisutnij u tvarin ion cinku koordinuyetsya imidazolovimi kilcyami 3 zalishkiv gistidinu His94 His96 i His119 Osnovnoyu funkciyeyu fermentu u tvarin ye vzayemoperetvorennya vuglekislogo gazu ta bikarbonatu dlya pidtrimki kislotno luzhnogo balansu v krovi ta inshih tkaninah a takozh dlya transportuvannya vuglekislogo gazu z tkanin U ssavciv isnuye shonajmenshe 14 riznih izoform Roslini mistyat inshu formu zvanu b karboangidrazoyu yaka z evolyucijnoyi tochki zoru ye okremim fermentom ale bere uchast u tij samij reakciyi ta takozh vikoristovuye ion cinku u svoyemu aktivnomu centri U roslin karboangidraza spriyaye pidvishennyu koncentraciyi SO2 v hloroplastah shob zbilshiti shvidkist karboksiluvannya fermentu RuBisCO Ce reakciya yaka integruye CO2 v organichni cukri vuglecyu pid chas fotosintezu i mozhe vikoristovuvati lishe formu CO2 vuglecyu a ne vugilnu kislotu chi bikarbonat dzherelo Kadmij vmisna karboangidrazaBulo viyavleno sho morski diatomovi vodorosti ekspresuyut novu formu z karboangidrazi Bulo viyavleno sho vid fitoplanktonu poshirenij u bagatoh morskih ekosistemah mistit karboangidrazu z ionom kadmiyu zamist cinku Ranishe vvazhalosya sho kadmij ye toksichnim metalom yakij ne vikonuye zhodnih biologichnih funkcij Odnak cej vid fitoplanktonu shozhe pristosuvavsya do nizkogo rivnya cinku v okeani vikoristovuyuchi kadmij koli cinku ne vistachaye Hocha koncentraciya kadmiyu v morskij vodi takozh nizka priblizno 1x10 16 mol isnuye ekologichna perevaga mozhlivosti vikoristannya bud yakogo metalu zalezhno vid togo yakij ye bilsh dostupnim na danij moment Takim chinom cej tip karboangidrazi ye kambialistichnim tobto vin mozhe zaminyuvati metal u jogo aktivnomu centri inshimi metalami a same cinkom i kadmiyem Podibnist do inshih karboangidraz Mehanizm karboangidrazi kadmiyu CDCA po suti takij samij yak i inshih karboangidraz u peretvorenni vuglekislogo gazu ta vodi v bikarbonat i proton Krim togo yak i inshi karboangidrazi CDCA zmushuye reakciyu protikati majzhe tak samo shvidko yak shvidkist difuziyi yiyi substrativ i vona mozhe ingibuvatisya pohidnimi sulfonamidiv i Vidminnosti vid inshih karboangidraz Na vidminu vid bilshosti inshih karboangidraz ion metalu aktivnogo centru ne zv yazanij troma zalishkami gistidinu ta gidroksid ionom Natomist vin zv yazanij dvoma zalishkami cisteyinu odnim zalishkom gistidinu ta gidroksid ionom sho harakterno dlya b CA Cherez te sho kadmij ye slabkoyu kislotoyu vin bude bilsh micno zv yazanij m yakimi osnovnimi ligandami Atomi sirki na zalishkah cisteyinu ye m yakimi osnovami tomu zv yazuyut kadmij silnishe nizh azot na zalishkah gistidinu CDCA takozh maye strukturu trivimirnogo zgortannya yaka ne shozha na bud yaku inshu karboangidrazu a yiyi aminokislotna poslidovnist ne shozha na inshi karboangidrazi Ce monomer z troma domenami kozhen z yakih identichnij za poslidovnistyu aminokislot i kozhen z yakih mistit aktivnij centr z ionom metalu She odna klyuchova vidminnist mizh CDCA ta inshimi karboangidrazami polyagaye v tomu sho CDCA maye mehanizm zamini ioniv kadmiyu na ioni cinku u vipadku yaksho cink staye bilsh dostupnim dlya fitoplanktonu nizh kadmij Aktivnij centr CDCA po suti zamknenij lancyuzhkom iz dev yati aminokislot iz zalishkami glicinu v polozhennyah 1 i 9 Zazvichaj ci vorota zalishayutsya zakritimi a ion kadmiyu zatrimuyetsya vseredini Odnak zavdyaki gnuchkosti ta polozhennyu zalishkiv glicinu ci vorota mozhna vidkriti shob vidaliti ion kadmiyu Todi na jogo misce mozhna postaviti ion cinku i vorota za nim zakriyutsya Buduchi granichnoyu kislotoyu cink ne zv yazhetsya z cisteyinovimi ligandami tak micno yak kadmij ale ferment vse odno bude aktivnim i dosit efektivnim Metal v aktivnomu centri mozhe peremikatisya mizh cinkom i kadmiyem zalezhno vid togo yakogo z nih u danij moment bilshe Same zdatnist CDCA vikoristovuvati kadmij abo cink jmovirno daye T weissflogii perevagu u vizhivanni Transportuvannya kadmiyu Kadmij vse she vvazhayetsya smertelnim dlya fitoplanktonu u velikih kilkostyah Doslidzhennya pokazali sho T weissflogii maye pochatkovu toksichnu reakciyu na kadmij pid chas vplivu na nogo Toksichnist metalu znizhuyetsya zavdyaki transkripciyi ta translyaciyi bilkiv zdatnih zv yazuvati ta transportuvati kadmij Pislya zv yazuvannya fitohelatinom kadmij bilshe ne ye toksichnim i jogo mozhna bezpechno transportuvati do fermentu CDCA Takozh bulo pokazano sho poglinannya kadmiyu cherez fitohelatin prizvodit do znachnogo zbilshennya ekspresiyi CDCA CDCA podibni bilki Inshij fitoplankton z riznih vodnih dzherel perevireno na nayavnist CDCA Bulo viyavleno sho bagato z nih mistyat bilki gomologichni CDCA znajdenim u T weissflogii Ce vklyuchaye vidi z a takozh u Tihomu okeani poblizu ekvatora U vsih doslidzhenih vidiv CDCA podibni bilki pokazali visokij riven ekspresiyi navit u visokih koncentraciyah cinku ta za vidsutnosti kadmiyu Podibnist mizh cimi bilkami ta CDCA sho ekspresuyetsya T weissflogii rizna ale voni zavzhdi buli podibnimi shonajmenshe na 67 Ulovlyuvannya ta sekvestraciya vuglecyuDokladnishe Ulovlennya ta zberigannya vuglecyu Karboangidraza v principi mozhe viyavitisya aktualnoyu dlya zahoplennya vuglecyu Deyaki karboangidrazi mozhut vitrimuvati temperaturu do 107 C i ekstremalnu luzhnist pH gt 10 Pilotnij zapusk iz bilsh stabilnim CA na potoci dimovih gaziv yakij skladavsya z 12 13 mol CO mav shvidkist zahoplennya 63 6 protyagom 60 godinnogo periodu bez pomitnogo vplivu na efektivnist fermentu CA pomishali v rozchin N metildietanolaminu MDEA de vin sluzhiv dlya zbilshennya riznici koncentracij rushijnoyi sili CO2 mizh dimovim potokom elektrostanciyi ta ridkoyu fazoyu v ridinno gazovomu kontaktori Divis takozhSpisok literaturiBadger M R Price G D 1994 06 The Role of Carbonic Anhydrase in Photosynthesis Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology angl T 45 1 s 369 392 doi 10 1146 annurev pp 45 060194 002101 ISSN 1040 2519 Procitovano 26 grudnya 2023 Goodsell D S 1 sichnya 2004 Carbonic Anhydrase RCSB Protein Data Bank doi 10 2210 rcsb pdb mom 2004 1 ISSN 1234 432X Procitovano 26 grudnya 2023 Scozzafava Andrea Supuran Claudiu Conway Janet red 27 travnya 2004 Carbonic Anhydrase Its Inhibitors and Activators angl CRC Press doi 10 1201 9780203475300 ISBN 978 0 415 30673 7 Occhipinti Boron 6 serpnya 2019 Role of Carbonic Anhydrases and Inhibitors in Acid Base Physiology Insights from Mathematical Modeling International Journal of Molecular Sciences angl T 20 15 s 3841 doi 10 3390 ijms20153841 ISSN 1422 0067 PMC 6695913 PMID 31390837 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Markovic Leon 8 serpnya 2023 Bohr Effect Key to Efficient Oxygen Delivery Pathway Medicine amer Procitovano 26 grudnya 2023 Le Chatelier s Principle www chemguide co uk Procitovano 26 grudnya 2023 Dodgson Susanna J 1991 Dodgson Susanna J Tashian Richard E Gros Gerolf Carter Nicholas D red The Carbonic Anhydrases The Carbonic Anhydrases angl Boston MA Springer US s 3 14 doi 10 1007 978 1 4899 0750 9 1 ISBN 978 1 4899 0752 3 Deutsch Harold F 1987 01 Carbonic anhydrases International Journal of Biochemistry angl T 19 2 s 101 113 doi 10 1016 0020 711X 87 90320 X Procitovano 26 grudnya 2023 Chegwidden W Richard Carter Nicholas D 2000 Chegwidden W Richard Carter Nicholas D Edwards Yvonne H red Introduction to the carbonic anhydrases The Carbonic Anhydrases Basel Birkhauser Basel s 13 28 doi 10 1007 978 3 0348 8446 4 2 ISBN 978 3 0348 9570 5 Enzyme Definition Mechanisms amp Nomenclature Britannica www britannica com angl 24 grudnya 2023 Procitovano 26 grudnya 2023 Maren T H 1 zhovtnya 1967 Carbonic anhydrase chemistry physiology and inhibition Physiological Reviews angl T 47 4 s 595 781 doi 10 1152 physrev 1967 47 4 595 ISSN 0031 9333 Procitovano 26 grudnya 2023 Bertini Ivano red 2007 Biological inorganic chemistry structure and reactivity Sausalito Calif Univ Science Books s 180 ISBN 978 1 891389 43 6 Lindskog Sven 1997 01 Structure and mechanism of carbonic anhydrase Pharmacology amp Therapeutics angl T 74 1 s 1 20 doi 10 1016 S0163 7258 96 00198 2 Procitovano 26 grudnya 2023 Thatcher B J Doherty A E Orvisky E Martin B M Henkin R I 1998 09 Gustin from Human Parotid Saliva Is Carbonic Anhydrase VI Biochemical and Biophysical Research Communications angl T 250 3 s 635 641 doi 10 1006 bbrc 1998 9356 Procitovano 26 grudnya 2023 Yadav Raju R Krishnamurthi Kannan Mudliar Sandeep N Devi S Saravana Naoghare Pravin K Bafana Amit Chakrabarti Tapan 2014 06 Carbonic anhydrase mediated carbon dioxide sequestration Promises challenges and future prospects Journal of Basic Microbiology angl T 54 6 s 472 481 doi 10 1002 jobm 201300849 ISSN 0233 111X Procitovano 26 grudnya 2023 Parkin Gerard 1 lyutogo 2004 Synthetic Analogues Relevant to the Structure and Function of Zinc Enzymes Chemical Reviews angl T 104 2 s 699 768 doi 10 1021 cr0206263 ISSN 0009 2665 Procitovano 26 grudnya 2023 Berg Jeremy M Tymoczko John L Stryer Lubert 2013 Stryer Biochemie nim Berlin Heidelberg Springer Berlin Heidelberg doi 10 1007 978 3 8274 2989 6 ISBN 978 3 8274 2988 9 Goto M Takahashi T Yamashita F Koreeda A Mori H Ohta M Arakawa Y 1997 11 Inhibition of the metallo beta lactamase produced from Serratia marcescens by thiol compounds Biological amp Pharmaceutical Bulletin T 20 11 s 1136 1140 doi 10 1248 bpb 20 1136 ISSN 0918 6158 PMID 9401719 Procitovano 26 grudnya 2023 Lovejoy D A Hewett Emmett D Porter C A Cepoi D Sheffield A Vale W W Tashian R E 15 grudnya 1998 Evolutionarily conserved acatalytic carbonic anhydrase related protein XI contains a sequence motif present in the neuropeptide sauvagine the human CA RP XI gene CA11 is embedded between the secretor gene cluster and the DBP gene at 19q13 3 Genomics T 54 3 s 484 493 doi 10 1006 geno 1998 5585 ISSN 0888 7543 PMID 9878252 Procitovano 26 grudnya 2023 Boriack Sjodin P A Zeitlin S Chen H H Crenshaw L Gross S Dantanarayana A Delgado P May J A Dean T 1998 12 Structural analysis of inhibitor binding to human carbonic anhydrase II Protein Science A Publication of the Protein Society T 7 12 s 2483 2489 doi 10 1002 pro 5560071201 ISSN 0961 8368 PMC 2143894 PMID 9865942 Procitovano 26 grudnya 2023 Unless else specified Boron WF 2005 Medical Physiology A Cellular And Molecular Approach Elsevier Saunders ISBN 978 1 4160 2328 9 Page 638 Hilvo Mika Baranauskiene Lina Salzano Anna Maria Scaloni Andrea Matulis Daumantas Innocenti Alessio Scozzafava Andrea Monti Simona Maria Di Fiore Anna 10 zhovtnya 2008 Biochemical characterization of CA IX one of the most active carbonic anhydrase isozymes The Journal of Biological Chemistry T 283 41 s 27799 27809 doi 10 1074 jbc M800938200 ISSN 0021 9258 PMID 18703501 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Lehtonen Jonna Shen Bairong Vihinen Mauno Casini Angela Scozzafava Andrea Supuran Claudiu T Parkkila Anna Kaisa Saarnio Juha Kivela Antti J 23 sichnya 2004 Characterization of CA XIII a novel member of the carbonic anhydrase isozyme family The Journal of Biological Chemistry T 279 4 s 2719 2727 doi 10 1074 jbc M308984200 ISSN 0021 9258 PMID 14600151 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Hilvo Mika Tolvanen Martti Clark Amy Shen Bairong Shah Gul N Waheed Abdul Halmi Piia Hanninen Milla Hamalainen Jonna M 15 listopada 2005 Characterization of CA XV a new GPI anchored form of carbonic anhydrase Biochemical Journal angl T 392 1 s 83 92 doi 10 1042 BJ20051102 ISSN 0264 6021 PMC 1317667 PMID 16083424 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Sawaya Michael R Cannon Gordon C Heinhorst Sabine Tanaka Shiho Williams Eric B Yeates Todd O Kerfeld Cheryl A 2006 03 The Structure of b Carbonic Anhydrase from the Carboxysomal Shell Reveals a Distinct Subclass with One Active Site for the Price of Two Journal of Biological Chemistry angl T 281 11 s 7546 7555 doi 10 1074 jbc M510464200 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya So Anthony K C Espie George S Williams Eric B Shively Jessup M Heinhorst Sabine Cannon Gordon C 2004 02 A Novel Evolutionary Lineage of Carbonic Anhydrase e Class Is a Component of the Carboxysome Shell Journal of Bacteriology angl T 186 3 s 623 630 doi 10 1128 JB 186 3 623 630 2004 ISSN 0021 9193 PMC 321498 PMID 14729686 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Del Prete Sonia Vullo Daniela Fisher Gillian M Andrews Katherine T Poulsen Sally Ann Capasso Clemente Supuran Claudiu T 2014 09 Discovery of a new family of carbonic anhydrases in the malaria pathogen Plasmodium falciparum The h carbonic anhydrases Bioorganic amp Medicinal Chemistry Letters angl T 24 18 s 4389 4396 doi 10 1016 j bmcl 2014 08 015 Procitovano 26 grudnya 2023 Jensen Erik L Clement Romain Kosta Artemis Maberly Stephen C Gontero Brigitte 2019 08 A new widespread subclass of carbonic anhydrase in marine phytoplankton The ISME Journal angl T 13 8 s 2094 2106 doi 10 1038 s41396 019 0426 8 ISSN 1751 7362 PMC 6776030 PMID 31024153 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Del Prete Sonia Nocentini Alessio Supuran Claudiu T Capasso Clemente 1 sichnya 2020 Bacterial i carbonic anhydrase a new active class of carbonic anhydrase identified in the genome of the Gram negative bacterium Burkholderia territorii Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry angl T 35 1 s 1060 1068 doi 10 1080 14756366 2020 1755852 ISSN 1475 6366 PMC 7191908 PMID 32314608 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Krishnamurthy Vijay M Kaufman George K Urbach Adam R Gitlin Irina Gudiksen Katherine L Weibel Douglas B Whitesides George M 1 bereznya 2008 Carbonic Anhydrase as a Model for Biophysical and Physical Organic Studies of Proteins and Protein Ligand Binding Chemical Reviews angl T 108 3 s 946 1051 doi 10 1021 cr050262p ISSN 0009 2665 PMC 2740730 PMID 18335973 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Park H McGinn Pj Morel Fmm 19 travnya 2008 Expression of cadmium carbonic anhydrase of diatoms in seawater Aquatic Microbial Ecology angl T 51 s 183 193 doi 10 3354 ame01192 ISSN 0948 3055 Procitovano 26 grudnya 2023 Lane Todd W Saito Mak A George Graham N Pickering Ingrid J Prince Roger C Morel Francois M M 2005 05 A cadmium enzyme from a marine diatom Nature angl T 435 7038 s 42 42 doi 10 1038 435042a ISSN 0028 0836 Procitovano 26 grudnya 2023 Sigel Astrid Sigel Helmut Sigel Roland K O 2013 Cadmium from toxicity to essentiality Metal ions in life sciences Dordrecht Springer ISBN 978 94 007 5179 8 Xu Yan Feng Liang Jeffrey Philip D Shi Yigong Morel Francois M M 2008 03 Structure and metal exchange in the cadmium carbonic anhydrase of marine diatoms Nature angl T 452 7183 s 56 61 doi 10 1038 nature06636 ISSN 0028 0836 Procitovano 26 grudnya 2023 Sigel Astrid Sigel Helmut Sigel Roland K O 2013 Cadmium from toxicity to essentiality Metal ions in life sciences Dordrecht Springer ISBN 978 94 007 5179 8 Alvizo Oscar Nguyen Luan J Savile Christopher K Bresson Jamie A Lakhapatri Satish L Solis Earl O P Fox Richard J Broering James M Benoit Michael R 18 listopada 2014 Directed evolution of an ultrastable carbonic anhydrase for highly efficient carbon capture from flue gas Proceedings of the National Academy of Sciences angl T 111 46 s 16436 16441 doi 10 1073 pnas 1411461111 ISSN 0027 8424 PMC 4246266 PMID 25368146 Procitovano 26 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Portal Biologiya