רֶקַע
IVD הוא אנזים מפתח בקטבוליזם של לאוצין, מזרז את ההמרה של iSuveleryl-CoA ל- 3-methylcrotonyl-CoA. פגמים בתפקוד IVD מביאים להצטברות רעילה של מטבוליטים כמו חומצה איזובלרית, וכתוצאה מכך חומצה איזובלרית (IVA)-הפרעה רצסיבית אוטוזומלית מאיימת חיים המאופיינת בהקאות, חמצת מטבולית ונזק נוירולוגי. לַמרוֹת IVD ידוע כי מוטציות גנים גורמות ל- IVA, הדינמיקה המבנית של האנזים ומנגנוני מחייב מצע מורכבים המפריעים מזמן מחקרים מכניסטיים מדויקים.
התקדמות מחקרית
על ידי אופטימיזציה של פרוטוקולי טיהור חלבונים, הצוות השיג מבנים קריו-EM של IVD במצב APO ובמורכבים עם מצעים (Isuveleryl-CoA ו- Butyryl-CoA) ברזולוציות גבוהות. המבנים חשפו כי IVD אנושי קיים כטטרמר, כאשר כל מונומר יוצר ערוץ מצע "בצורת U" ייחודי המורכב מתחומים α-helical ו- β. ארכיטקטורה זו מאפשרת הכרה סלקטיבית של מצעי שרשרת קצרי סועדים תוך אי הכללת שרשראות ארוכות יותר כתוצאה ממכשול סטררי.
ניתוח נוסף הדגיש את סלקטיביות המצע המובחנת של IVD במשפחת Acad של acyl-coa dehydrogenases. שלא כמו Acdm (המעבד מצעי C6-C12 עם שרשרת ישר), IVD מציג שתי תכונות מגדירות: העדפה עבור מצעים קצרים יותר עם שרשרת מסועפת (C4-C6). השוואות מבניות בין IVD לאקדם חשפו הבדלים קריטיים בכיסם הפעיל. ב- IVD, שאריות L127 ו- L290 מהוות מרחק שרשרת צדדית מצומצמת (בהשוואה ל- T121 ו- V284 באקדמוס), ויוצרים אילוצים מרחביים המוצגים מצעים ארוכים יותר מ- C7 באמצעות "אפקט צוואר בקבוק". לעומת זאת, שאריות Y400 ו- E401 של Acadm ו- E401 מגבילות את הגמישות לרוחב עם שרשראות צד מגושמות, ואילו ה- G406 של IVD ו- A407 מפחיתים את המכשול הסטרטי, מה שמאפשר לינה של שרשראות מסועפות.
המחקר זיהה את שאריות הגלוטמט E286 כגרעין הקטליטי, והקלה על הפשטת α-hydogen, ואילו הקופקטור FAD מייצב את הטטרמר באמצעות קשרי מימן עם T200, R312 ו- E411. מוטציות הקשורות למחלות (למשל, A314V, E411K) משבשות את קשירת האופנה או מעוותות את כיס המצע, ומפחיתה את הפעילות האנזימטית ביותר מ- 80%. לדוגמה, המוטציה E411K מחליפה גלוטמט טעון שלילית בליזין, יציבות של קשירת אופנה ויושרה של טטראמר. תובנות אלה ברמה האטומית מבהירות מתאם בין גנוטיפ-פנוטיפ, ומשפרות את הדיוק האבחוני ותחזיות פרוגנוסטיות.
לקוחות פוטנציאליים עתידיים
המבנים שנפתרו מספקים בסיס לפיתוח טיפולי מולקולות קטנות הממוקדות לאזור מחייב ה- FAD או לכיס המצע כדי לייצב IVD מוטציה ולהחזיר את התפקוד החלקי. בנוסף, המסגרת הקבועה "מוטציה-מבנה" משפרת את הדיוק באבחון IVA ותכנון טיפול בהתאמה אישית. מחקר זה לא רק מקדם את ההבנה שלנו את הביולוגיה המבנית של IVD, אלא גם פותח דרכים להתמודדות עם הפרעה מטבולית נדירה זו.
