Steady-state kinetic studies of the metal ion-dependent decarboxylation of oxalacetate catalyzed by pyruvate kinase.
Steady-state kinetic studies of the metal ion-dependent decarboxylation of oxalacetate catalyzed by pyruvate kinase.
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丙酮酸激酶催化的金属离子依赖性草乙酸脱羧的稳态动力学研究。
DOI：
10.1016/0003-9861(89)90547-x
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发表时间：
1989
影响因子：
3.9
通讯作者：
Cleland,WW
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kiick,DM;Cleland,WW
稳态动力学研究与不同的二价金属离子已经进行了丙酮酸激酶催化的，二价阳离子依赖性脱羧的乙酸脱氢酶，以探测在此反应中的二价金属离子的作用。无论是锰2+或钴2+，初始速度模式表明，二价金属离子结合到酶在快速平衡之前，添加的乙酸乙酯。此外，在K+存在或不存在的情况下，初始速度模式或动力学参数没有变化，表明K+不是乙酸乙酯脱羧所需的。生理底物磷酸烯醇丙酮酸对脱羧反应的死端抑制表明磷酸烯醇丙酮酸仅与酶-金属离子复合物结合，而不与游离酶结合。Mn 2+和Co2+的pKi值在apK = 7.0以下降低，在apK = 8.9以上升高。由于这两种离子的pK值相同，因此观察到的两个pK值都必须归因于酶残基。7.0的pK值可能是金属离子的配体的pK值，而8.9的pK值可能是正常生理反应中丙酮酸烯醇化所涉及的赖氨酸的pK值。然而，以Co2+作为二价阳离子，乙酸根的V在高于8.0的apK时降低，VK在高于平均7.8的两个pK值时降低，草酸根的pKi在高于7.3的单个pK时降低。这些数据表明，金属配位的水被取代的结合过程中的底物或抑制剂和其他的pK值中观察到的V和V K pH值的配置文件（8.3与Co 2+和9.2与Mg 2+的pK）是一个酶的残留物，其去质子化破坏的活性部位的电荷分布，降低活性。
Steady-state kinetic studies with differing divalent metals ions have been carried out on the pyruvate kinase-catalyzed, divalent cation-dependent decarboxylation of oxalacetate to probe the role of the divalent metal ion in this reaction. With either Mn 2+ or Co 2+, initial velocity patterns show that the divalent metal ion is bound to the enzyme in a rapid equilibrium prior to the addition of oxalacetate. Further, there is no change in the initial velocity patterns or the kinetic parameters in the presence or absence of K+, indicating that K+ is not required for oxalacetate decarboxylation. Dead-end inhibition of the decarboxylation reaction by the physiological substrate phosphoenolpyruvate indicates that phosphoenolpyruvate binds only to the enzyme-metal ion complex and not to free enzyme. The pK i values for both Mn 2+ and Co 2+ decrease below ap K of 7.0, and increase above ap K of 8.9. Since these pK values are the same for both ions, both of the observed pK values must be attributable to enzymatic residues. The pK of 7.0 is presumably that of a ligand to the metal ion, while the pK of 8.9 is probably that of the lysine involved in enolization of pyruvate in the normal physiological reaction. However, with Co 2+ as divalent cation, the V for oxalacetate decreases above ap K of 8.0, the V K decreases above two pK values averaging 7.8, and the pK i, for oxalate decreases above a single pK of 7.3. These data indicate that metal-coordinated water is displaced during the binding of substrates or inhibitors and the other pK value observed in both V and V K pH profiles (pK of 8.3 with Co 2+ and 9.2 with Mg 2+) is an enzymatic residue whose deprotonation disrupts the charge distribution in the active site and decreases activity.
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