Enzyme

@inproceedings{hartley1979evolution1,
    author = "Hartley, B. S",
    title = "Evolution von Enzymstruktur",
    year = "1979",
    booktitle = "Proceedings of the Royal Society, v. B205, S. 443-452",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Hartley, B. S., 1979, Evolution von Enzymstruktur: Proceedings of the Royal Society, v. B205, S. 443-452.}"
}

@article{doi101002j146020751988tb03124x,
    author = "Mantei, Ned und Villa, Marco und Enzler, Thomas und Wacker, Hans und Boll, Werner und James, Anthony P. und Hunziker, Walter und Semenza, Giorgio",
    title = "Complete primary structure of human and rabbit lactase-phlorizin hydrolase: implications for biosynthesis, membrane anchoring and evolution of the enzyme.",
    year = "1988",
    journal = "The EMBO Journal",
    url = "https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1988.tb03124.x",
    doi = "10.1002/j.1460-2075.1988.tb03124.x",
    openalex = "W2110389243",
    references = "doi1010160003269783904189, doi1010160022283670900574, doi1010160022283685900464, doi1010160378111983900409, doi1010160378111983902305, doi101038263211a0, doi101073pnas612636, doi101073pnas74125463, doi101093nar121part1387, doi101093nar14114683"
}

Die Glutathion-Transferasen werden als wichtige Katalysatoren in der Biotransformation von Xenobiotika, einschließlich von Arzneimitteln sowie Umweltverschmutzern, anerkannt. Es existieren mehrere Formen, und zahlreiche Transferasen aus Säugetiergeweben, Insekten und Pflanzen wurden isoliert und charakterisiert. Enzymatische Eigenschaften, Reaktionen mit Antikörpern und strukturelle Merkmale wurden für die Klassifizierung der Glutathion-Transferasen verwendet. Die cytosolischen Säugetierenzyme könnten in drei distincte Klassen gruppiert werden--Alpha, Mu und Pi; die mikrosomale Glutathion-Transferase unterscheidet sich stark von allen cytosolischen Enzymen. Mitglieder jeder Enzymklasse wurden in menschlichen, raten- und mausgewebigen Geweben identifiziert. Der Vergleich bekannter Primärstrukturen von Vertretern jeder Klasse deutet auf eine divergente Evolution der Enzymproteine von einem gemeinsamen Vorläufer hin. Produkte des oxidativen Stoffwechsels wie organische Hydroperoxide, Epoxide, Chinone und aktivierte Alkene sind mögliche „natürliche" Substrate für die Glutathion-Transferasen. Besonders bemerkenswert sind 4-Hydroxyalkenale, die zu den besten gefundenen Substraten gehören. Homologe Reihen von Substraten geben Informationen über die Eigenschaften der entsprechenden Bindungsstelle. Der katalytische Mechanismus und die Topologie des aktiven Zentrums wurden auch durch Verwendung chiraler Substrate untersucht. Steady-State-Kinetik haben Beweise für einen „sequentiellen" Mechanismus geliefert.

@article{doi10310910409238809088226,
    author = "Mannervik, Bengt und Danielson, U. Helena und Ketterer, B",
    title = "Glutathion-Transferasen—Struktur und katalytische Aktivität",
    year = "1988",
    journal = "Critical Reviews in Biochemistry",
    abstract = {Die Glutathion-Transferasen werden als wichtige Katalysatoren in der Biotransformation von Xenobiotika, einschließlich von Arzneimitteln sowie Umweltverschmutzern, anerkannt. Es existieren mehrere Formen, und zahlreiche Transferasen aus Säugetiergeweben, Insekten und Pflanzen wurden isoliert und charakterisiert. Enzymatische Eigenschaften, Reaktionen mit Antikörpern und strukturelle Merkmale wurden für die Klassifizierung der Glutathion-Transferasen verwendet. Die cytosolischen Säugetierenzyme könnten in drei distincte Klassen gruppiert werden--Alpha, Mu und Pi; die mikrosomale Glutathion-Transferase unterscheidet sich stark von allen cytosolischen Enzymen. Mitglieder jeder Enzymklasse wurden in menschlichen, raten- und mausgewebigen Geweben identifiziert. Der Vergleich bekannter Primärstrukturen von Vertretern jeder Klasse deutet auf eine divergente Evolution der Enzymproteine von einem gemeinsamen Vorläufer hin. Produkte des oxidativen Stoffwechsels wie organische Hydroperoxide, Epoxide, Chinone und aktivierte Alkene sind mögliche „natürliche" Substrate für die Glutathion-Transferasen. Besonders bemerkenswert sind 4-Hydroxyalkenale, die zu den besten gefundenen Substraten gehören. Homologe Reihen von Substraten geben Informationen über die Eigenschaften der entsprechenden Bindungsstelle. Der katalytische Mechanismus und die Topologie des aktiven Zentrums wurden auch durch Verwendung chiraler Substrate untersucht. Steady-State-Kinetik haben Beweise für einen „sequentiellen" Mechanismus geliefert.},
    url = "https://doi.org/10.3109/10409238809088226",
    doi = "10.3109/10409238809088226",
    openalex = "W1969419384",
    references = "doi10100797894017102682, doi1010160160932778900819, doi101016s0021925819420838, doi101016s0021925820818420, doi101016s0065230x08608489, doi101016s0076687981770460, doi101073pnas82217202, doi101126science6351251, doi105962bhltitle7320, openalexw1589769838"
}

Überlappende genomische Klonen, die die gesamte Sequenz des menschlichen Angiotensin-I-umwandelnden Enzym (ACE)-Gens enthalten, wurden aus einer Lambda-Phagen-menschlichen DNA-Bibliothek isoliert. Dieses Gen erstreckt sich über 21 Kilobasen (kb) und umfasst 26 Exons, die eine Größe von 88 bis 481 Basenpaaren aufweisen. Intron-Exon-Grenzen wurden sequenziert und die relativen Positionen der Exons kartiert. Die beiden verschiedenen mRNAs, die vom ACE-Gen transkribiert werden, wurden ihren jeweiligen Exons zugeordnet. Die große endotheliale ACE-mRNA (4,3 kb lang) wird vom Exon 1 bis zum Exon 26 transkribiert, wobei Exon 13 ausgeschlossen ist. Die 3-kb lange testikuläre ACE-mRNA wird vom Exon 13 bis zum Exon 26 transkribiert. Exon 13 kodiert für die 67 Aminosäuren der NH2-terminalen Region der testikulären ACE, wohingegen nachgeschaltete Exons eine Sequenz kodieren, die beiden Isozymen gemeinsam ist. Die durch die interne Homologie der endothelialen ACE-mRNA angedeutete Genduplikation wird nun durch das Vorhandensein zweier homologer Cluster aus acht Exons (Exons 4-11 und Exons 17-24) bestätigt, die ähnliche Größen und Codonphasen an den Exon-Intron-Grenzen aufweisen. Das Vorhandensein zweier alternativer Promotoren wurde durch Ribonuklease-Schutz-Assays untersucht. Die unterschiedlichen 5'-Enden der beiden ACE-Transkripte zeigten einen Promotor für die endotheliale ACE-mRNA in der 5'-flankierenden Region des ersten Exons und einen Promotor für die testikuläre ACE-mRNA, der sich in Intron 12 befindet.

@article{doi101016s0021925818986266,
    author = "Hübert, C. und Houot, Anne-Marie und Corvol, Pierre und Soubrier, F",
    title = "Struktur des Gens für das Angiotensin-I-umwandelnde Enzym. Zwei alternative Promotoren entsprechen evolutionären Schritten eines duplizierten Gens",
    year = "1991",
    journal = "Journal of Biological Chemistry",
    abstract = "Überlappende genomische Klonen, die die gesamte Sequenz des menschlichen Angiotensin-I-umwandelnden Enzym (ACE)-Gens enthalten, wurden aus einer Lambda-Phagen-menschlichen DNA-Bibliothek isoliert. Dieses Gen erstreckt sich über 21 Kilobasen (kb) und umfasst 26 Exons, die eine Größe von 88 bis 481 Basenpaaren aufweisen. Intron-Exon-Grenzen wurden sequenziert und die relativen Positionen der Exons kartiert. Die beiden verschiedenen mRNAs, die vom ACE-Gen transkribiert werden, wurden ihren jeweiligen Exons zugeordnet. Die große endotheliale ACE-mRNA (4,3 kb lang) wird vom Exon 1 bis zum Exon 26 transkribiert, wobei Exon 13 ausgeschlossen ist. Die 3-kb lange testikuläre ACE-mRNA wird vom Exon 13 bis zum Exon 26 transkribiert. Exon 13 kodiert für die 67 Aminosäuren der NH2-terminalen Region der testikulären ACE, wohingegen nachgeschaltete Exons eine Sequenz kodieren, die beiden Isozymen gemeinsam ist. Die durch die interne Homologie der endothelialen ACE-mRNA angedeutete Genduplikation wird nun durch das Vorhandensein zweier homologer Cluster aus acht Exons (Exons 4-11 und Exons 17-24) bestätigt, die ähnliche Größen und Codonphasen an den Exon-Intron-Grenzen aufweisen. Das Vorhandensein zweier alternativer Promotoren wurde durch Ribonuklease-Schutz-Assays untersucht. Die unterschiedlichen 5'-Enden der beiden ACE-Transkripte zeigten einen Promotor für die endotheliale ACE-mRNA in der 5'-flankierenden Region des ersten Exons und einen Promotor für die testikuläre ACE-mRNA, der sich in Intron 12 befindet.",
    url = "https://doi.org/10.1016/s0021-9258(18)98626-6",
    doi = "10.1016/s0021-9258(18)98626-6",
    openalex = "W2148571591",
    references = "doi101002j146020751988tb03124x"
}

Pyridoxal-5'-phosphat-abhängige Enzyme katalysieren vielfältige Reaktionen im Aminosäurestoffwechsel. Ein umfassender Vergleich von Aminosäuresequenzen hat gezeigt, dass die meisten dieser Enzymen einer von drei verschiedenen Familien homologer Proteine zugeordnet werden können. Die Sequenzen der Enzyme jeder Familie wurden ausgerichtet und ihre Homologie durch Profilanalyse bestätigt. Eine genaue Prüfung der von den Enzymen katalysierten Reaktionen ergab, dass ihre Zugehörigkeit zu einer der drei strukturell definierten Familien in den meisten Fällen mit ihrer Regio-Spezifität korreliert. In der größten Familie finden die kovalenten Änderungen des Substrats am gleichen Kohlenstoffatom statt, das die Aminogruppe trägt, die die Imin-Verbindung mit dem Coenzym bildet. Diese Familie wurde daher als Alpha-Familie bezeichnet. Sie umfasst Glycin-Hydroxymethyltransferase, Glycin-C-Acetyltransferase, 5-Aminolävulinsäure-Synthase, 8-Amino-7-Oxononanoat-Synthase, alle Aminotransferasen (mit der möglichen Ausnahme von Untergruppe III), eine Reihe anderer Enzyme, die relativ eng mit den Aminotransferasen verwandt sind, und sehr wahrscheinlich eine bestimmte Gruppe von Aminosäure-Decarboxylasen sowie Tryptophanase und Tyrosin-Phenol-Lyase, die jedoch Beta-Eliminierungsreaktionen katalysieren. Die Beta-Familie umfasst L- und D-Serin-Dehydratase, Threonin-Dehydratase, die Beta-Untereinheit von Tryptophan-Synthase, Threonin-Synthase und Cystein-Synthase. Diese Enzyme katalysieren Beta-Ersatz- oder Beta-Eliminierungsreaktionen. Die Gamma-Familie beinhaltet O-Succinylhomoserin (Thiol-Lyase, O-Acetylhomoserin (Thiol)-Lyase) und Cystathionin-Gamma-Lyase, die Gamma-Ersatz- oder Gamma-Eliminierungsreaktionen katalysieren, sowie Cystathionin-Beta-Lyase. Die Alpha- und Gamma-Familie könnten weit miteinander verwandt sein, sind aber eindeutig nicht homolog mit der Beta-Familie. Offensichtlich waren die ursprünglichen Pyridoxal-5'-phosphat-abhängigen Enzyme regio-spezifische Katalysatoren, die sich zunächst für Reaktionsspezifität und dann für Substratspezifität spezialisierten. Die folgenden Pyridoxal-5'-phosphat-abhängigen Enzyme scheinen nach dem Kriterium der Profilanalyse nicht mit der Alpha-, Beta- oder Gamma-Familie verwandt zu sein: Alanin-Racemase, Selenocystein-Synthase und viele Aminosäure-Decarboxylasen. Diese Enzyme könnten weitere Familien von B6-Enzymen darstellen.

@article{doi101111j143210331994tb18577x,
    author = "ALEXANDER, Frederick W. und Sandmeier, Erika und Mehta, Perdeep K. und Christen, Philipp",
    title = "Evolutionäre Beziehungen zwischen Pyridoxal-5′-phosphat-abhängigen Enzymen",
    year = "1994",
    journal = "European Journal of Biochemistry",
    abstract = "Pyridoxal-5'-phosphat-abhängige Enzyme katalysieren vielfältige Reaktionen im Aminosäurestoffwechsel. Ein umfassender Vergleich von Aminosäuresequenzen hat gezeigt, dass die meisten dieser Enzymen einer von drei verschiedenen Familien homologer Proteine zugeordnet werden können. Die Sequenzen der Enzyme jeder Familie wurden ausgerichtet und ihre Homologie durch Profilanalyse bestätigt. Eine genaue Prüfung der von den Enzymen katalysierten Reaktionen ergab, dass ihre Zugehörigkeit zu einer der drei strukturell definierten Familien in den meisten Fällen mit ihrer Regio-Spezifität korreliert. In der größten Familie finden die kovalenten Änderungen des Substrats am gleichen Kohlenstoffatom statt, das die Aminogruppe trägt, die die Imin-Verbindung mit dem Coenzym bildet. Diese Familie wurde daher als Alpha-Familie bezeichnet. Sie umfasst Glycin-Hydroxymethyltransferase, Glycin-C-Acetyltransferase, 5-Aminolävulinsäure-Synthase, 8-Amino-7-Oxononanoat-Synthase, alle Aminotransferasen (mit der möglichen Ausnahme von Untergruppe III), eine Reihe anderer Enzyme, die relativ eng mit den Aminotransferasen verwandt sind, und sehr wahrscheinlich eine bestimmte Gruppe von Aminosäure-Decarboxylasen sowie Tryptophanase und Tyrosin-Phenol-Lyase, die jedoch Beta-Eliminierungsreaktionen katalysieren. Die Beta-Familie umfasst L- und D-Serin-Dehydratase, Threonin-Dehydratase, die Beta-Untereinheit von Tryptophan-Synthase, Threonin-Synthase und Cystein-Synthase. Diese Enzyme katalysieren Beta-Ersatz- oder Beta-Eliminierungsreaktionen. Die Gamma-Familie beinhaltet O-Succinylhomoserin (Thiol-Lyase, O-Acetylhomoserin (Thiol)-Lyase) und Cystathionin-Gamma-Lyase, die Gamma-Ersatz- oder Gamma-Eliminierungsreaktionen katalysieren, sowie Cystathionin-Beta-Lyase. Die Alpha- und Gamma-Familie könnten weit miteinander verwandt sein, sind aber eindeutig nicht homolog mit der Beta-Familie. Offensichtlich waren die ursprünglichen Pyridoxal-5'-phosphat-abhängigen Enzyme regio-spezifische Katalysatoren, die sich zunächst für Reaktionsspezifität und dann für Substratspezifität spezialisierten. Die folgenden Pyridoxal-5'-phosphat-abhängigen Enzyme scheinen nach dem Kriterium der Profilanalyse nicht mit der Alpha-, Beta- oder Gamma-Familie verwandt zu sein: Alanin-Racemase, Selenocystein-Synthase und viele Aminosäure-Decarboxylasen. Diese Enzyme könnten weitere Familien von B6-Enzymen darstellen.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1994.tb18577.x",
    doi = "10.1111/j.1432-1033.1994.tb18577.x",
    openalex = "W1861199552"
}

@article{doi101021tx960072x,
    author = "Armstrong, Richard N.",
    title = "Structure, Catalytic Mechanism, and Evolution of the Glutathione Transferases",
    year = "1997",
    journal = "Chemical Research in Toxicology",
    url = "https://doi.org/10.1021/tx960072x",
    doi = "10.1021/tx960072x",
    openalex = "W2074461690",
    references = "doi101002med2610030204, doi101016s0021925818667481, doi101016s0021925819502198, doi101042bj0790516, doi101042bj2720281, doi101042bj2820305, doi101107s0021889891004399, doi101111j143210331994tb18666x, doi101146annurevbi58070189003523, doi105860choice352146"
}

@article{doi101016s0959440x98800961,
    author = "Jansonius, Johan N.",
    title = "Structure, evolution and action of vitamin B6-dependent enzymes",
    year = "1998",
    journal = "Current Opinion in Structural Biology",
    url = "https://doi.org/10.1016/s0959-440x(98)80096-1",
    doi = "10.1016/s0959-440x(98)80096-1",
    openalex = "W2013414388",
    references = "doi101002pro5560040705, doi101016016748389500025p, doi1010160307441278900432, doi101016s0021925819779137, doi101021bi9700429, doi101021bi970630m, doi101073pnas554712, doi101111j143210331993tb17953x, doi101111j143210331994tb18577x, doi101111j143210331994tb18816x"
}

Das Splicing von Transfer-RNA-Vorstufen ist bei Eucarya und Archaea ähnlich. In beiden Königreichen erkennt eine Endonuklease die Splice-Stellen und setzt den Intron frei, doch der Mechanismus der Erkennung der Splice-Stellen ist in jedem Königreich unterschiedlich. Die Kristallstruktur der Endonuklease aus dem Archaeon Methanococcus jannaschii wurde mit einer Auflösung von 2,3 Å bestimmt. Die Struktur zeigt, dass die Spaltungsreaktion der von Ribonuklease A ähnelt und die Anordnung der aktiven Zentren zwischen den archaealen und eucaryalen Enzymen konserviert ist. Diese Ergebnisse deuten auf einen evolutionären Pfad für die Erkennung der Splice-Stellen hin.

@article{doi101126science2805361279,
    author = "Li, Hong und Trotta, Christopher R. und Abelson, John",
    title = "Kristallstruktur und Evolution eines Transfer-RNA-Splicing-Enzyms",
    year = "1998",
    journal = "Science",
    abstract = "Das Splicing von Transfer-RNA-Vorstufen ist bei Eucarya und Archaea ähnlich. In beiden Königreichen erkennt eine Endonuklease die Splice-Stellen und setzt den Intron frei, doch der Mechanismus der Erkennung der Splice-Stellen ist in jedem Königreich unterschiedlich. Die Kristallstruktur der Endonuklease aus dem Archaeon Methanococcus jannaschii wurde mit einer Auflösung von 2,3 Å bestimmt. Die Struktur zeigt, dass die Spaltungsreaktion der von Ribonuklease A ähnelt und die Anordnung der aktiven Zentren zwischen den archaealen und eucaryalen Enzymen konserviert ist. Diese Ergebnisse deuten auf einen evolutionären Pfad für die Erkennung der Splice-Stellen hin.",
    url = "https://doi.org/10.1126/science.280.5361.279",
    doi = "10.1126/science.280.5361.279",
    openalex = "W2051698639",
    references = "doi101016002228367190324x, doi101016s0092867400802706, doi101038351371a0, doi101038356083a0, doi101093nar24203974, doi101107s0021889888007903, doi101107s0021889892009944, doi101107s0108767390010224, doi101107s0108767391001071, doi101107s0907444994003112"
}

Die P450-Enzyme (gemischte Funktionsoxidasen, Cytochrom-P450-Monooxygenasen), eine vielfältige Klasse von Enzymen, die in nahezu allen Insektengeweben vorkommen, erfüllen viele wichtige Aufgaben, von der Synthese und dem Abbau von Ecdysteroiden und juvenilen Hormonen bis hin zum Stoffwechsel von fremden Chemikalien natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Diese funktionelle Vielfalt wird durch eine strukturelle Vielfalt erreicht, da Insekteng Genome wahrscheinlich etwa 100 P450-Gene tragen, die manchmal in Clustern angeordnet sind und jeweils ein unterschiedliches P450-Enzym kodieren. Sowohl mikrosomale als auch mitochondriale P450s sind in Insekten vorhanden und werden am besten durch heterologe Expression ihrer cDNA und Rekonstitution von gereinigten Enzymen untersucht. P450-Gene unterliegen einer komplexen Regulation, wobei die Induktion eine zentrale Rolle bei der Anpassung an Pflanzenchemikalien spielt und regulatorische Mutationen eine zentrale Rolle bei der Resistenz gegen Insektizide. Polymorphismen in der Induktion oder der konstitutiven Expression ermöglichen es Insekten, ihr P450-Gen-Repertoire auf die angemessene Reaktion auf chemische Angriffe zu überprüfen, und diese evolutionären Drücke erhalten ihrerseits die P450-Diversität.

@article{doi101146annurevento441507,
    author = "Feyereisen, René",
    title = "INSECT P450 ENZYMES",
    year = "1999",
    journal = "Annual Review of Entomology",
    abstract = "Die P450-Enzyme (gemischte Funktionsoxidasen, Cytochrom-P450-Monooxygenasen), eine vielfältige Klasse von Enzymen, die in nahezu allen Insektengeweben vorkommen, erfüllen viele wichtige Aufgaben, von der Synthese und dem Abbau von Ecdysteroiden und juvenilen Hormonen bis hin zum Stoffwechsel von fremden Chemikalien natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Diese funktionelle Vielfalt wird durch eine strukturelle Vielfalt erreicht, da Insekteng Genome wahrscheinlich etwa 100 P450-Gene tragen, die manchmal in Clustern angeordnet sind und jeweils ein unterschiedliches P450-Enzym kodieren. Sowohl mikrosomale als auch mitochondriale P450s sind in Insekten vorhanden und werden am besten durch heterologe Expression ihrer cDNA und Rekonstitution von gereinigten Enzymen untersucht. P450-Gene unterliegen einer komplexen Regulation, wobei die Induktion eine zentrale Rolle bei der Anpassung an Pflanzenchemikalien spielt und regulatorische Mutationen eine zentrale Rolle bei der Resistenz gegen Insektizide. Polymorphismen in der Induktion oder der konstitutiven Expression ermöglichen es Insekten, ihr P450-Gen-Repertoire auf die angemessene Reaktion auf chemische Angriffe zu überprüfen, und diese evolutionären Drücke erhalten ihrerseits die P450-Diversität.",
    url = "https://doi.org/10.1146/annurev.ento.44.1.507",
    doi = "10.1146/annurev.ento.44.1.507",
    openalex = "W2080895359"
}

Die Glutathion-Transferasen (GSTs; auch bekannt als Glutathion-S-Transferasen) sind wichtige Phase-II-Entgiftungsenzyme, die hauptsächlich im Zytosol vorkommen. Neben ihrer Rolle bei der Katalyse der Konjugation elektrophiler Substrate mit Glutathion (GSH) erfüllen diese Enzyme auch eine Reihe anderer Funktionen. Sie besitzen Peroxidase- und Isomerase-Aktivitäten, können die Jun N-terminal-Kinase hemmen (und schützen so Zellen vor H(2)O(2)-induziertem Zelltod) und sind in der Lage, eine breite Palette endogener und exogener Liganden nicht-katalytisch zu binden. Zytosolische GSTs von Säugetieren wurden besonders gut charakterisiert und wurden ursprünglich auf der Grundlage einer Kombination von Kriterien wie Substrat/Hemmer-Spezifität, Ähnlichkeiten in der primären und tertiären Struktur und immunologischer Identität in Alpha-, Mu-, Pi- und Theta-Klassen eingeteilt. Nicht-mammalische GSTs wurden viel weniger gut charakterisiert, haben jedoch eine überproportional große Anzahl dreidimensionaler Strukturen geliefert und damit unser Wissen über Struktur-Funktions-Beziehungen der Superfamilie insgesamt erweitert. Darüber hinaus wurden mehrere neuartige Klassen, die in nicht-mammalischen Arten identifiziert wurden, später auch bei Säugetieren gefunden, die manchmal Funktionen ausüben, die zuvor nicht mit GSTs in Verbindung gebracht wurden. Diese Studien haben gezeigt, dass die GSTs eine weit verbreitete und hochgradig vielseitige Superfamilie bilden, die Ähnlichkeiten zu nicht-GST-Stress-assoziierten Proteinen aufweisen. Für Gruppen von Organismen wie Pflanzen und Insekten haben sich unabhängige Klassifikationssysteme entwickelt. Diese Übersicht untersucht die Klassifizierung von GSTs in nicht-mammalischen Quellen, wie Bakterien, Pilzen, Pflanzen, Insekten und Helminthen, und versucht, diese mit dem mehrheitsbasierten Klassifikationssystem für Enzyme von Säugetieren in Beziehung zu setzen. Die Implikationen dieser Klassifizierung hinsichtlich der Evolution von GSTs werden diskutiert.

@article{doi101042026460213600001,
    author = "Sheehan, David und MEADE, Gerardene und Foley, Vivienne und DOWD, Catriona A.",
    title = "Struktur, Funktion und Evolution von Glutathion-Transferasen: Implikationen für die Klassifizierung nicht-mammalischer Mitglieder einer alten Enzym-Superfamilie",
    year = "2001",
    journal = "Biochemical Journal",
    abstract = "Die Glutathion-Transferasen (GSTs; auch bekannt als Glutathion-S-Transferasen) sind wichtige Phase-II-Entgiftungsenzyme, die hauptsächlich im Zytosol vorkommen. Neben ihrer Rolle bei der Katalyse der Konjugation elektrophiler Substrate mit Glutathion (GSH) erfüllen diese Enzyme auch eine Reihe anderer Funktionen. Sie besitzen Peroxidase- und Isomerase-Aktivitäten, können die Jun N-terminal-Kinase hemmen (und schützen so Zellen vor H(2)O(2)-induziertem Zelltod) und sind in der Lage, eine breite Palette endogener und exogener Liganden nicht-katalytisch zu binden. Zytosolische GSTs von Säugetieren wurden besonders gut charakterisiert und wurden ursprünglich auf der Grundlage einer Kombination von Kriterien wie Substrat/Hemmer-Spezifität, Ähnlichkeiten in der primären und tertiären Struktur und immunologischer Identität in Alpha-, Mu-, Pi- und Theta-Klassen eingeteilt. Nicht-mammalische GSTs wurden viel weniger gut charakterisiert, haben jedoch eine überproportional große Anzahl dreidimensionaler Strukturen geliefert und damit unser Wissen über Struktur-Funktions-Beziehungen der Superfamilie insgesamt erweitert. Darüber hinaus wurden mehrere neuartige Klassen, die in nicht-mammalischen Arten identifiziert wurden, später auch bei Säugetieren gefunden, die manchmal Funktionen ausüben, die zuvor nicht mit GSTs in Verbindung gebracht wurden. Diese Studien haben gezeigt, dass die GSTs eine weit verbreitete und hochgradig vielseitige Superfamilie bilden, die Ähnlichkeiten zu nicht-GST-Stress-assoziierten Proteinen aufweisen. Für Gruppen von Organismen wie Pflanzen und Insekten haben sich unabhängige Klassifikationssysteme entwickelt. Diese Übersicht untersucht die Klassifizierung von GSTs in nicht-mammalischen Quellen, wie Bakterien, Pilzen, Pflanzen, Insekten und Helminthen, und versucht, diese mit dem mehrheitsbasierten Klassifikationssystem für Enzyme von Säugetieren in Beziehung zu setzen. Die Implikationen dieser Klassifizierung hinsichtlich der Evolution von GSTs werden diskutiert.",
    url = "https://doi.org/10.1042/0264-6021:3600001",
    doi = "10.1042/0264-6021:3600001",
    openalex = "W2097224528",
    references = "doi101021tx960072x, doi10103837918, doi101042bj3000271, doi10108010715769900300851, doi101093emboj1851321, doi101146annurevarplant471127, doi101146annurevbi62070193002125, doi101146annurevento451371, doi10310910409238809088226, doi10310910409239509083491"
}

Die Glutathion-Transferasen (GSTs; auch bekannt als Glutathion-S-Transferasen) sind wichtige Phase-II-Entgiftungsenzyme, die hauptsächlich im Cytosol vorkommen. Neben ihrer Rolle bei der Katalyse der Konjugation elektrophiler Substrate mit Glutathion (GSH) erfüllen diese Enzyme auch eine Reihe anderer Funktionen. Sie besitzen Peroxidase- und Isomerase-Aktivitäten, können die Jun N-terminal-Kinase hemmen (und schützen so Zellen vor H2O2-induziertem Zelltod) und sind in der Lage, eine breite Palette endogener und exogener Liganden nicht-katalytisch zu binden. Cytosolische GSTs von Säugetieren wurden besonders gut charakterisiert und wurden ursprünglich auf der Grundlage einer Kombination von Kriterien wie Substrat/Hemmerspezifität, Ähnlichkeiten in der primären und tertiären Struktur sowie immunologischer Identität in die Klassen Alpha, Mu, Pi und Theta eingeteilt. Nicht-mammalische GSTs wurden viel weniger gut charakterisiert, haben jedoch eine überproportional große Anzahl dreidimensionaler Strukturen geliefert und damit unser Wissen über Struktur–Funktion der Superfamilie insgesamt erweitert. Darüber hinaus wurden mehrere neuartige Klassen, die in nicht-mammalischen Arten identifiziert wurden, später auch bei Säugetieren gefunden, wobei sie manchmal Funktionen ausüben, die zuvor nicht mit GSTs in Verbindung gebracht wurden. Diese Studien haben gezeigt, dass die GSTs eine weit verbreitete und hochgradig vielseitige Superfamilie bilden, die Ähnlichkeiten zu nicht-GST-Stress-assoziierten Proteinen aufweisen. Für Gruppen von Organismen wie Pflanzen und Insekten haben sich unabhängige Klassifikationssysteme entwickelt. Diese Übersicht untersucht die Klassifizierung von GSTs in nicht-mammalischen Quellen, wie Bakterien, Pilzen, Pflanzen, Insekten und Helminthen, und versucht, diese mit dem etablierteren Klassifikationssystem für Säugetierenzyme in Beziehung zu setzen. Die Implikationen dieser Klassifizierung hinsichtlich der Evolution von GSTs werden diskutiert.

@article{doi101042bj3600001,
    author = "Sheehan, David und MEADE, Gerardene und Foley, Vivienne und DOWD, Catriona A.",
    title = "Struktur, Funktion und Evolution von Glutathion-Transferasen: Implikationen für die Klassifizierung nicht-mammalischer Mitglieder einer alten Enzym-Superfamilie",
    year = "2001",
    journal = "Biochemical Journal",
    abstract = "Die Glutathion-Transferasen (GSTs; auch bekannt als Glutathion-S-Transferasen) sind wichtige Phase-II-Entgiftungsenzyme, die hauptsächlich im Cytosol vorkommen. Neben ihrer Rolle bei der Katalyse der Konjugation elektrophiler Substrate mit Glutathion (GSH) erfüllen diese Enzyme auch eine Reihe anderer Funktionen. Sie besitzen Peroxidase- und Isomerase-Aktivitäten, können die Jun N-terminal-Kinase hemmen (und schützen so Zellen vor H2O2-induziertem Zelltod) und sind in der Lage, eine breite Palette endogener und exogener Liganden nicht-katalytisch zu binden. Cytosolische GSTs von Säugetieren wurden besonders gut charakterisiert und wurden ursprünglich auf der Grundlage einer Kombination von Kriterien wie Substrat/Hemmerspezifität, Ähnlichkeiten in der primären und tertiären Struktur sowie immunologischer Identität in die Klassen Alpha, Mu, Pi und Theta eingeteilt. Nicht-mammalische GSTs wurden viel weniger gut charakterisiert, haben jedoch eine überproportional große Anzahl dreidimensionaler Strukturen geliefert und damit unser Wissen über Struktur–Funktion der Superfamilie insgesamt erweitert. Darüber hinaus wurden mehrere neuartige Klassen, die in nicht-mammalischen Arten identifiziert wurden, später auch bei Säugetieren gefunden, wobei sie manchmal Funktionen ausüben, die zuvor nicht mit GSTs in Verbindung gebracht wurden. Diese Studien haben gezeigt, dass die GSTs eine weit verbreitete und hochgradig vielseitige Superfamilie bilden, die Ähnlichkeiten zu nicht-GST-Stress-assoziierten Proteinen aufweisen. Für Gruppen von Organismen wie Pflanzen und Insekten haben sich unabhängige Klassifikationssysteme entwickelt. Diese Übersicht untersucht die Klassifizierung von GSTs in nicht-mammalischen Quellen, wie Bakterien, Pilzen, Pflanzen, Insekten und Helminthen, und versucht, diese mit dem etablierteren Klassifikationssystem für Säugetierenzyme in Beziehung zu setzen. Die Implikationen dieser Klassifizierung hinsichtlich der Evolution von GSTs werden diskutiert.",
    url = "https://doi.org/10.1042/bj3600001",
    doi = "10.1042/bj3600001",
    openalex = "W4231680606"
}

@article{doi101038nsmb767,
    author = "Harel, Michal und Aharoni, Amir und Gaidukov, Leonid und Brumshtein, Boris und Khersonsky, Olga und Meged, Ran und Dvir, Hay und Ravelli, Raimond B. G. und McCarthy, Andrew A. und Toker, Lilly und Silman, Israel und Sussman, Joel L. und Tawfik, Dan S.",
    title = "Struktur und Evolution der Serum-Paraoxonase-Familie von entgiftenden und anti-atherosklerotischen Enzymen",
    year = "2004",
    journal = "Nature Structural \& Molecular Biology",
    url = "https://doi.org/10.1038/nsmb767",
    doi = "10.1038/nsmb767",
    openalex = "W2161414810",
    references = "doi101007s0021000308331, doi1010160014579391809623, doi101016002228367190324x, doi101016s0968000400016261, doi101016s1388198100001530, doi10103828406, doi10103835025203, doi101073pnas942312291, doi101074jbc27563957, doi10116101atv18101617"
}

Pyridoxal-phosphat (PLP)-abhängige Enzyme sind unübertroffen in der Vielfalt der Reaktionen, die sie katalysieren. Neue strukturelle Daten haben den Weg für gezielte Mutagenese und mechanistische Studien geebnet und einen Rahmen für die Interpretation dieser Ergebnisse geliefert. Zusammen ergeben diese komplementären Ansätze neue Einblicke in die Funktion, insbesondere im Verständnis der Ursprünge der Substrat- und Reaktionstyp-Spezifität. Die Kombination aus neuen Sequenzen und Strukturen ermöglicht eine bessere Rekonstruktion ihres evolutionären Erbes und beleuchtet unerkannte Ähnlichkeiten innerhalb dieser vielfältigen Gruppe von Enzymen. Die wichtigen metabolischen Rollen vieler PLP-abhängiger Enzyme treiben Bestrebungen an, spezifische Inhibitoren zu entwickeln, die nun durch die Verfügbarkeit umfassender struktureller und funktionaler Datenbanken geleitet werden. Ein besseres Verständnis der Funktion dieser wichtigen Gruppe von Enzymen ist nicht nur für die Entwicklung von Inhibitoren entscheidend, sondern auch für die Entwicklung verbesserter proteinbasierter Katalysatoren.

@article{doi101146annurevbiochem73011303074021,
    author = "Eliot, Andrew C. und Kirsch, Jack F.",
    title = "Pyridoxal Phosphate Enzymes: Mechanistic, Structural, and Evolutionary Considerations",
    year = "2004",
    journal = "Annual Review of Biochemistry",
    abstract = "Pyridoxal phosphate (PLP)-dependent enzymes are unrivaled in the diversity of reactions that they catalyze. New structural data have paved the way for targeted mutagenesis and mechanistic studies and have provided a framework for interpretation of those results. Together, these complementary approaches yield new insight into function, particularly in understanding the origins of substrate and reaction type specificity. The combination of new sequences and structures enables better reconstruction of their evolutionary heritage and illuminates unrecognized similarities within this diverse group of enzymes. The important metabolic roles of many PLP-dependent enzymes drive efforts to design specific inhibitors, which are now guided by the availability of comprehensive structural and functional databases. Better understanding of the function of this important group of enzymes is crucial not only for inhibitor design, but also for the design of improved protein-based catalysts.",
    url = "https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.73.011303.074021",
    doi = "10.1146/annurev.biochem.73.011303.074021",
    openalex = "W2110094991",
    references = "doi101016s0959440x98800961"
}

HINTERGRUND: Die meisten Studien zur molekularen Evolution konzentrieren sich auf einzelne Gene und Proteine. Das Verständnis der Designprinzipien und evolutionären Eigenschaften molekularer Netzwerke erfordert jedoch eine systemweite Perspektive. In der vorliegenden Arbeit verbinden wir die molekulare Evolution auf der Genebene mit den Systemeigenschaften eines zellulären metabolischen Netzwerks. Im Gegensatz zu Protein-Interaktionsnetzwerken, bei denen mehrere vorherige Studien die molekulare Evolution von Proteinen untersucht haben, haben metabolische Netzwerke eine relativ gut definierte globale Funktion. Die Fähigkeit, Flüsse in einem metabolischen Netzwerk zu betrachten, ermöglicht es uns, die funktionelle Rolle jedes Enzyms in einem Netzwerk mit seiner Evolutionsrate in Beziehung zu setzen. ERGEBNISSE: Unsere Ergebnisse, die auf dem Hefe-metabolischen Netzwerk basieren, zeigen, dass wichtige evolutionäre Prozesse, wie die Fixierung von Einzelnukleotid-Mutationen, Gen-Duplikationen und Gen-Deletionen, durch die Struktur und Funktion des Netzwerks beeinflusst werden. Insbesondere entwickeln zentrale und hochvernetzte Enzyme langsamer als weniger vernetzte Enzyme. Auch Enzyme, die unter natürlichen biologischen Bedingungen hohe metabolische Flüsse tragen, erfahren höhere evolutionäre Einschränkungen. Gene, die Enzyme mit hoher Vernetzung und hohem metabolischen Fluss kodieren, haben höhere Chancen, Duplikate in der Evolution zu behalten. Im Gegensatz zu Protein-Interaktionsnetzwerken sind hochvernetzte Enzyme nicht wahrscheinlicher essentiell als weniger vernetzte Enzyme. SCHLUSSFOLGERUNG: Die vorgestellte Analyse evolutionärer Einschränkungen, Gen-Duplikation und Essentialität zeigt, dass die Struktur und Funktion eines metabolischen Netzwerks die Evolution seiner Enzyme prägt. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit systembasierter Ansätze in Studien zur molekularen Evolution.

@article{doi101186gb200675r39,
    author = "Vitkup, Dennis und Kharchenko, Peter V. und Wagner, Andreas",
    title = "Influence of metabolic network structure and function on enzyme evolution",
    year = "2006",
    journal = "Genome biology",
    abstract = "HINTERGRUND: Die meisten Studien zur molekularen Evolution konzentrieren sich auf einzelne Gene und Proteine. Das Verständnis der Designprinzipien und evolutionären Eigenschaften molekularer Netzwerke erfordert jedoch eine systemweite Perspektive. In der vorliegenden Arbeit verbinden wir die molekulare Evolution auf der Genebene mit den Systemeigenschaften eines zellulären metabolischen Netzwerks. Im Gegensatz zu Protein-Interaktionsnetzwerken, bei denen mehrere vorherige Studien die molekulare Evolution von Proteinen untersucht haben, haben metabolische Netzwerke eine relativ gut definierte globale Funktion. Die Fähigkeit, Flüsse in einem metabolischen Netzwerk zu betrachten, ermöglicht es uns, die funktionelle Rolle jedes Enzyms in einem Netzwerk mit seiner Evolutionsrate in Beziehung zu setzen. ERGEBNISSE: Unsere Ergebnisse, die auf dem Hefe-metabolischen Netzwerk basieren, zeigen, dass wichtige evolutionäre Prozesse, wie die Fixierung von Einzelnukleotid-Mutationen, Gen-Duplikationen und Gen-Deletionen, durch die Struktur und Funktion des Netzwerks beeinflusst werden. Insbesondere entwickeln zentrale und hochvernetzte Enzyme langsamer als weniger vernetzte Enzyme. Auch Enzyme, die unter natürlichen biologischen Bedingungen hohe metabolische Flüsse tragen, erfahren höhere evolutionäre Einschränkungen. Gene, die Enzyme mit hoher Vernetzung und hohem metabolischen Fluss kodieren, haben höhere Chancen, Duplikate in der Evolution zu behalten. Im Gegensatz zu Protein-Interaktionsnetzwerken sind hochvernetzte Enzyme nicht wahrscheinlicher essentiell als weniger vernetzte Enzyme. SCHLUSSFOLGERUNG: Die vorgestellte Analyse evolutionärer Einschränkungen, Gen-Duplikation und Essentialität zeigt, dass die Struktur und Funktion eines metabolischen Netzwerks die Evolution seiner Enzyme prägt. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit systembasierter Ansätze in Studien zur molekularen Evolution.",
    url = "https://doi.org/10.1186/gb-2006-7-5-r39",
    doi = "10.1186/gb-2006-7-5-r39",
    openalex = "W2169336096",
    references = "doi1010160022283670900574, doi101016s0092867400816414, doi10103835075138, doi101038nature00935, doi101038nature01644, doi101038nature750, doi101073pnas232349399, doi101093nar25173389, doi101093oxfordjournalsmolbeva026236, doi101093oxfordjournalsmolbeva040153"
}

@article{doi101016jjmb200805038,
    author = "Griffin, Michael D. W. und Dobson, Renwick C. J. und Pearce, F. Grant und Antonio, Laurence und Whitten, Andrew E. und Liew, Chu Kong und Mackay, Joel P. und Trewhella, Jill und Jameson, Geoffrey B. und Perugini, Matthew A. und Gerrard, Juliet A.",
    title = "Evolution der Quartärstruktur in einem Homotetramerischen Enzym",
    year = "2008",
    journal = "Journal of Molecular Biology",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.jmb.2008.05.038",
    doi = "10.1016/j.jmb.2008.05.038",
    openalex = "W2066327917",
    references = "doi101016c20130041308, doi101016s0006349500767130, doi101038355033a0, doi101038nature02261, doi101107s0021889892001663, doi101107s0021889895007047, doi101107s0108767390010224, doi101107s0907444996012255, doi101126science28654451700, openalexw255996521"
}

Dihydrodipicolinsynthase (DHDPS) katalysiert den ersten irreversiblen Schritt des Lysin-Biosynthesewegs. Die tetramere Struktur von DHDPS wird als für die enzymatische Aktivität essenziell gehalten, da isolierte dimerische Mutanten von Escherichia coli DHDPS weniger als 2,5 % der Aktivität des wildtypischen Tetramers aufweisen. Es wurde kürzlich vorgeschlagen, dass die dimerische Form aufgrund erhöhter Dynamik inaktiv ist. Die Tetramerisierung, indem zwei Dimere zusammengehalten werden, reduziert die Dynamik im dimeren Einheit und erklärt, warum alle bisher untersuchten aktiven bakteriellen DHDPS-Enzyme als homo-tetramere nachgewiesen wurden. In dieser Studie zeigen wir jedoch erstmals, dass DHDPS aus methicillin-resistentem Staphylococcus aureus (MRSA) in Lösung ein Monomer-Dimer-Gleichgewicht eingeht. Fluoreszenz-gedetectierte analytische Ultrazentrifugation wurde verwendet, um zu zeigen, dass die Dissoziationskonstante der Dimerisierung von MRSA-DHDPS 33 nm in Abwesenheit von Substraten und 29 nm in Anwesenheit von (S)-Aspartat-Halbaldehyd (ASA) beträgt, aber in Anwesenheit des Substrats Pyruvat (1,6 nm) 20-fach enger ist. Das MRSA-DHDPS-Dimer zeigt einen Ping-Pong-Kinetikmechanismus (k(cat)=70+/-2 s(-1), K(m)(Pyruvat)=0,11+/-0,01 mm, und K(m)(ASA)=0,22+/-0,02 mm) und zeigt ASA-Substrathemmung mit einem K(si)(ASA) von 2,7+/-0,9 mm. Wir zeigen auch, dass im Gegensatz zum E. coli-Tetramer das MRSA-DHDPS-Dimer unempfindlich gegenüber Lysin-Hemmung ist. Die fast atomare Auflösung (1,45 Å) Kristallstruktur bestätigt die dimerische Quartärstruktur und zeigt, dass die Dimerisierungsfläche des MRSA-Enzyms in Bezug auf vergrabene Oberflächenfläche und nichtkovalente Kontakte umfangreicher ist als das äquivalente Interface in tetrameren DHDPS-Enzymen aus anderen bakteriellen Spezies. Diese Daten liefern detaillierte mechanistische Einblicke in die DHDPS-Katalyse und die Evolution der Quartärstruktur dieses wichtigen bakteriellen Enzyms.

@article{doi101074jbcm804231200,
    author = "Burgess, Benjamin R. und Dobson, Renwick C. J. und Bailey, Michael F. und Atkinson, Sarah C. und Griffin, Michael D. W. und Jameson, Geoffrey B. und Parker, Michael W. und Gerrard, Juliet A. und Perugini, Matthew A.",
    title = "Struktur und Evolution eines neuartigen dimeren Enzyms aus einem klinisch wichtigen bakteriellen Pathogen",
    year = "2008",
    journal = "Journal of Biological Chemistry",
    abstract = "Dihydrodipicolinsynthase (DHDPS) katalysiert den ersten irreversiblen Schritt des Lysin-Biosynthesewegs. Die tetramere Struktur von DHDPS wird als für die enzymatische Aktivität essenziell gehalten, da isolierte dimerische Mutanten von Escherichia coli DHDPS weniger als 2,5 % der Aktivität des wildtypischen Tetramers aufweisen. Es wurde kürzlich vorgeschlagen, dass die dimerische Form aufgrund erhöhter Dynamik inaktiv ist. Die Tetramerisierung, indem zwei Dimere zusammengehalten werden, reduziert die Dynamik im dimeren Einheit und erklärt, warum alle bisher untersuchten aktiven bakteriellen DHDPS-Enzyme als homo-tetramere nachgewiesen wurden. In dieser Studie zeigen wir jedoch erstmals, dass DHDPS aus methicillin-resistentem Staphylococcus aureus (MRSA) in Lösung ein Monomer-Dimer-Gleichgewicht eingeht. Fluoreszenz-gedetectierte analytische Ultrazentrifugation wurde verwendet, um zu zeigen, dass die Dissoziationskonstante der Dimerisierung von MRSA-DHDPS 33 nm in Abwesenheit von Substraten und 29 nm in Anwesenheit von (S)-Aspartat-Halbaldehyd (ASA) beträgt, aber in Anwesenheit des Substrats Pyruvat (1,6 nm) 20-fach enger ist. Das MRSA-DHDPS-Dimer zeigt einen Ping-Pong-Kinetikmechanismus (k(cat)=70+/-2 s(-1), K(m)(Pyruvat)=0,11+/-0,01 mm, und K(m)(ASA)=0,22+/-0,02 mm) und zeigt ASA-Substrathemmung mit einem K(si)(ASA) von 2,7+/-0,9 mm. Wir zeigen auch, dass im Gegensatz zum E. coli-Tetramer das MRSA-DHDPS-Dimer unempfindlich gegenüber Lysin-Hemmung ist. Die fast atomare Auflösung (1,45 Å) Kristallstruktur bestätigt die dimerische Quartärstruktur und zeigt, dass die Dimerisierungsfläche des MRSA-Enzyms in Bezug auf vergrabene Oberflächenfläche und nichtkovalente Kontakte umfangreicher ist als das äquivalente Interface in tetrameren DHDPS-Enzymen aus anderen bakteriellen Spezies. Diese Daten liefern detaillierte mechanistische Einblicke in die DHDPS-Katalyse und die Evolution der Quartärstruktur dieses wichtigen bakteriellen Enzyms.",
    url = "https://doi.org/10.1074/jbc.m804231200",
    doi = "10.1074/jbc.m804231200",
    openalex = "W2001904989",
    references = "doi101016jjmb200805038"
}

The Carbohydrate-Active Enzyme (CAZy) database is a knowledge-based resource specialized in the enzymes that build and breakdown complex carbohydrates and glycoconjugates. As of September 2008, the database describes the present knowledge on 113 glycoside hydrolase, 91 glycosyltransferase, 19 polysaccharide lyase, 15 carbohydrate esterase and 52 carbohydrate-binding module families. These families are created based on experimentally characterized proteins and are populated by sequences from public databases with significant similarity. Protein biochemical information is continuously curated based on the available literature and structural information. Over 6400 proteins have assigned EC numbers and 700 proteins have a PDB structure. The classification (i) reflects the structural features of these enzymes better than their sole substrate specificity, (ii) helps to reveal the evolutionary relationships between these enzymes and (iii) provides a convenient framework to understand mechanistic properties. This resource has been available for over 10 years to the scientific community, contributing to information dissemination and providing a transversal nomenclature to glycobiologists. More recently, this resource has been used to improve the quality of functional predictions of a number genome projects by providing expert annotation. The CAZy resource resides at URL: http://www.cazy.org/.

@article{doi101093nargkn663,
    author = "Cantarel, Brandi L. and Coutinho, P. M. and Rancurel, Corinne and Bernard, Thomas and Lombard, Vincent and Henrissat, Bernard",
    title = "The Carbohydrate-Active EnZymes database (CAZy): an expert resource for Glycogenomics",
    year = "2008",
    journal = "Nucleic Acids Research",
    abstract = "The Carbohydrate-Active Enzyme (CAZy) database is a knowledge-based resource specialized in the enzymes that build and breakdown complex carbohydrates and glycoconjugates. As of September 2008, the database describes the present knowledge on 113 glycoside hydrolase, 91 glycosyltransferase, 19 polysaccharide lyase, 15 carbohydrate esterase and 52 carbohydrate-binding module families. These families are created based on experimentally characterized proteins and are populated by sequences from public databases with significant similarity. Protein biochemical information is continuously curated based on the available literature and structural information. Over 6400 proteins have assigned EC numbers and 700 proteins have a PDB structure. The classification (i) reflects the structural features of these enzymes better than their sole substrate specificity, (ii) helps to reveal the evolutionary relationships between these enzymes and (iii) provides a convenient framework to understand mechanistic properties. This resource has been available for over 10 years to the scientific community, contributing to information dissemination and providing a transversal nomenclature to glycobiologists. More recently, this resource has been used to improve the quality of functional predictions of a number genome projects by providing expert annotation. The CAZy resource resides at URL: http://www.cazy.org/.",
    url = "https://doi.org/10.1093/nar/gkn663",
    doi = "10.1093/nar/gkn663",
    openalex = "W2108929776",
    references = "doi101126science1128691"
}

HINTERGRUND: Glutathionabhängige Katalyse ist eine metabolische Anpassung an chemische Herausforderungen, denen alle Lebensformen begegnen. Im Laufe der Evolution hat die Natur zahlreiche Mechanismen optimiert, um Glutathion als den vielseitigsten Nukleophil für die Umwandlung einer Vielzahl von schwefel-, sauerstoff- oder kohlenstoffhaltigen elektrophilen Substanzen einzusetzen. UMFANG DER ÜBERSICHT: Diese umfassende Übersicht fasst grundlegende Prinzipien der Glutathion-Katalyse zusammen und vergleicht die Strukturen und Mechanismen glutathionabhängiger Enzyme, einschließlich Glutathionreduktase, Glutaredoxine, Glutathionperoxidasen, Peroxiredoxine, Glyoxalase 1 und 2, Glutathiontransferasen und MAPEG. Darüber hinaus werden für jede Enzymfamilie offene mechanistische Fragen, evolutionäre Aspekte und die physiologische Relevanz der Glutathion-Katalyse diskutiert. HAUPTSCHLUSSFOLGERUNGEN: Es ist erstaunlich, wie wenig über viele glutathionabhängige Enzyme bekannt ist, wie oft Reaktionsgeometrien und Säure-Base-Katalysatoren vernachlässigt werden und wie viele mechanistische Rätsel trotz fast eines Jahrhunderts der Forschung ungelöst bleiben. Einerseits erkennen mehrere Enzymfamilien mit nicht verwandten Proteinstrukturen den Glutathion-Anteil ihrer Substrate. Andererseits wird der Thioredoxin-Faltblatt oft für die Glutathion-Katalyse verwendet. Sowohl alte als auch jüngere strukturelle Veränderungen dieses Faltblatts haben nicht nur den Reaktionsmechanismus erheblich verändert, sondern auch zu völlig unterschiedlichen Proteinfunktionen geführt. ALLGEMEINE BEDEUTUNG: Glutathionabhängige Enzyme sind hervorragende Studienobjekte für Struktur-Funktions-Beziehungen und molekulare Evolution. Bemerkenswerterweise ist das Ergebnis von Modellen zum Glutathion-Stoffwechsel und zur Redox-Regulation in Zeiten der Systembiologie mehr als fragwürdig, solange grundlegende Enzymeigenschaften weder untersucht noch verstanden werden. Darüber hinaus könnten einige der vorgestellten Mechanismen Auswirkungen auf die Arzneimittelentwicklung haben. Dieser Artikel ist Teil eines Special Issues mit dem Titel „Zelluläre Funktionen von Glutathion“.

@article{doi101016jbbagen201209018,
    author = "Deponte, Marcel",
    title = "Glutathione catalysis and the reaction mechanisms of glutathione-dependent enzymes",
    year = "2012",
    journal = "Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects",
    abstract = "BACKGROUND: Glutathione-dependent catalysis is a metabolic adaptation to chemical challenges encountered by all life forms. In the course of evolution, nature optimized numerous mechanisms to use glutathione as the most versatile nucleophile for the conversion of a plethora of sulfur-, oxygen- or carbon-containing electrophilic substances. SCOPE OF REVIEW: This comprehensive review summarizes fundamental principles of glutathione catalysis and compares the structures and mechanisms of glutathione-dependent enzymes, including glutathione reductase, glutaredoxins, glutathione peroxidases, peroxiredoxins, glyoxalases 1 and 2, glutathione transferases and MAPEG. Moreover, open mechanistic questions, evolutionary aspects and the physiological relevance of glutathione catalysis are discussed for each enzyme family. MAJOR CONCLUSIONS: It is surprising how little is known about many glutathione-dependent enzymes, how often reaction geometries and acid-base catalysts are neglected, and how many mechanistic puzzles remain unsolved despite almost a century of research. On the one hand, several enzyme families with non-related protein folds recognize the glutathione moiety of their substrates. On the other hand, the thioredoxin fold is often used for glutathione catalysis. Ancient as well as recent structural changes of this fold did not only significantly alter the reaction mechanism, but also resulted in completely different protein functions. GENERAL SIGNIFICANCE: Glutathione-dependent enzymes are excellent study objects for structure-function relationships and molecular evolution. Notably, in times of systems biology, the outcome of models on glutathione metabolism and redox regulation is more than questionable as long as fundamental enzyme properties are neither studied nor understood. Furthermore, several of the presented mechanisms could have implications for drug development. This article is part of a Special Issue entitled Cellular functions of glutathione.",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2012.09.018",
    doi = "10.1016/j.bbagen.2012.09.018",
    openalex = "W1994025158",
    references = "doi1010160378111988900054, doi101016s0021925819420838, doi101016s0021925819778156, doi101016s0891584901004804, doi101038nature02026, doi101038nature02046, doi101042026460213600001, doi101126science1523409, doi101146annurevmicro57030502090938, doi101146annurevpharmtox45120403095857, doi101152physrev000442005, doi10310910409238809088226"
}

UNLABELLED: Das Trocknen ist ein entscheidender Schritt nach der Ernte bei der Verarbeitung von chinesischen Heilpflanzen; jedoch bleiben die mechanistischen Zusammenhänge zwischen den wichtigsten Verarbeitungsparametern und der Qualität des Endprodukts unvollständig verstanden. Um dies zu untersuchen, führten wir eine mehrdimensionale Untersuchung der Mechanismen der Qualitätsverschlechterung und der metabolischen Regulation in Rheum palmatum L. während des Heißlufttrocknens bei 45 °C durch, mit besonderem Fokus auf die Rolle der Scheibendicke (2-8 mm). Wir untersuchten systematisch die synergistischen Effekte von Dicke und Trocknungszeit auf die Farbentwicklung, die Aktivität wichtiger Enzyme und die Phytochemische Zusammensetzung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Farbverschlechterung in zwei aufeinanderfolgenden Phasen stattfindet: eine initiale Phase, die durch enzymatische Bräunung, vermittelt durch Polyphenoloxidase (PPO), dominiert wird, gefolgt von einem späteren Stadium der nicht-enzymatischen Bräunung. Die Scheibendicke reguliert stark die Feuchtigkeitsmigration, die ihrerseits die dynamische Retention bioaktiver Verbindungen bestimmt, wobei Scheiben mit 4 mm eine optimale Erhaltung der Gesamtanthrachinone aufweisen. Die Trocknungskinetik dieser optimalen Scheiben wurde am genauesten durch das Wang-und-Singh-Modell beschrieben (R2 > 0.999). Die nicht-zielgerichtete Metabolomik enthüllte zudem eine umfassende metabolische Neuordnung und identifizierte 652 unterschiedlich akkumulierende Metaboliten. Die Analyse der Reicherungsanalyse von Stoffwechselwegen hob die Flavonoid- und Tyrosinbiosynthese als die am stärksten veränderten Wege hervor. Aus diesen Daten ableiteten wir ein Regulationsnetzwerk, das 7 Schlüsselmetaboliten und 10 assoziierte Enzyme umfasst und ein mechanistisches Gerüst für die Qualitätsbildung bietet. Diese Studie schlägt eine optimierte Trocknungsstrategie vor (4 mm Scheibendicke mit Feuchtigkeitskontrolle am Ende) und etabliert ein integriertes „Verarbeitungs-Struktur-Metabolismus"-Rahmenwerk, das physikalische Trocknungsbedingungen mit biochemischen Reaktionen verknüpft. Diese Erkenntnisse bieten eine theoretische Grundlage für das präzise Trocknen von Rhabarber und liefern eine methodische Referenz für die Verarbeitung anderer Heilpflanzen. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Die Online-Version enthält ergänzendes Material unter 10.1007/s12298-026-01725-3.

@article{doi101007s12298026017253,
    author = "Luo, Wen and Chen, Yingying and Zhou, Jia and Yang, Mingjun and Wang, Yonggang",
    title = "Quality deterioration and metabolic regulation during hot-air drying of Rheum palmatum L.: an integrated analysis of physiology, drying kinetics, non-targeted metabolomics, and enzyme activity dynamics.",
    year = "2026",
    journal = "Physiology and molecular biology of plants: an international journal of functional plant biology",
    abstract = {UNLABELLED: Das Trocknen ist ein entscheidender Schritt nach der Ernte bei der Verarbeitung von chinesischen Heilpflanzen; jedoch bleiben die mechanistischen Zusammenhänge zwischen den wichtigsten Verarbeitungsparametern und der Qualität des Endprodukts unvollständig verstanden. Um dies zu untersuchen, führten wir eine mehrdimensionale Untersuchung der Mechanismen der Qualitätsverschlechterung und der metabolischen Regulation in Rheum palmatum L. während des Heißlufttrocknens bei 45 °C durch, mit besonderem Fokus auf die Rolle der Scheibendicke (2-8 mm). Wir untersuchten systematisch die synergistischen Effekte von Dicke und Trocknungszeit auf die Farbentwicklung, die Aktivität wichtiger Enzyme und die Phytochemische Zusammensetzung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Farbverschlechterung in zwei aufeinanderfolgenden Phasen stattfindet: eine initiale Phase, die durch enzymatische Bräunung, vermittelt durch Polyphenoloxidase (PPO), dominiert wird, gefolgt von einem späteren Stadium der nicht-enzymatischen Bräunung. Die Scheibendicke reguliert stark die Feuchtigkeitsmigration, die ihrerseits die dynamische Retention bioaktiver Verbindungen bestimmt, wobei Scheiben mit 4 mm eine optimale Erhaltung der Gesamtanthrachinone aufweisen. Die Trocknungskinetik dieser optimalen Scheiben wurde am genauesten durch das Wang-und-Singh-Modell beschrieben (R2 > 0.999). Die nicht-zielgerichtete Metabolomik enthüllte zudem eine umfassende metabolische Neuordnung und identifizierte 652 unterschiedlich akkumulierende Metaboliten. Die Analyse der Reicherungsanalyse von Stoffwechselwegen hob die Flavonoid- und Tyrosinbiosynthese als die am stärksten veränderten Wege hervor. Aus diesen Daten ableiteten wir ein Regulationsnetzwerk, das 7 Schlüsselmetaboliten und 10 assoziierte Enzyme umfasst und ein mechanistisches Gerüst für die Qualitätsbildung bietet. Diese Studie schlägt eine optimierte Trocknungsstrategie vor (4 mm Scheibendicke mit Feuchtigkeitskontrolle am Ende) und etabliert ein integriertes „Verarbeitungs-Struktur-Metabolismus"-Rahmenwerk, das physikalische Trocknungsbedingungen mit biochemischen Reaktionen verknüpft. Diese Erkenntnisse bieten eine theoretische Grundlage für das präzise Trocknen von Rhabarber und liefern eine methodische Referenz für die Verarbeitung anderer Heilpflanzen. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Die Online-Version enthält ergänzendes Material unter 10.1007/s12298-026-01725-3.},
    url = "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC13125592/",
    doi = "10.1007/s12298-026-01725-3",
    openalex = "W7133218743",
    pmcid = "PMC13125592",
    pmid = "42064629",
    references = "doi101016jcopbio2023102921, doi101016jindcrop2020112985, doi101016jphytochem201802003, doi1010801040839820201765309, doi101111pbi13586, doi101186s1302001701585, doi103389fbioe2020589069, doi103390foods9010101, doi103390ijms222312824, doi103390molecules25173809"
}

Epidermal growth factor (EGF) domänenspezifische O-verknüpfte N-acetylglucosamin-Transferase (EOGT), ein Mitglied der Glykosyltransferase (GT) 61-Familie, katalysiert die Übertragung von O-N-acetylglucosamin (O-GlcNAc) von Uridindiphosphat (UDP)-GlcNAc zu Serin- oder Threonin-Resten innerhalb von EGF-Domänen im endoplasmatischen Retikulum. In dieser Studie bestimmten wir die Kristallstruktur des EOGT-UDP-Komplexes und identifizierten die kritischen Reste, die ihre Wechselwirkungen vermitteln, die über site-directed Mutagenese und Enzymaktivitätsassays validiert wurden. Diese Reste waren bei EOGT-Orthologen über Metazoa hinweg konserviert, und die UDP-Bindung erfolgte unabhängig von zweiwertigen Metallionen und dem kanonischen Asp-X-Asp-Motiv. Obwohl EOGT eine O-GlcNAcylierung katalysiert, ähnlich wie die O-GlcNAc-Transferase (OGT), weist sie nur geringe Sequenzähnlichkeit mit OGT auf und gehört zu einer distincten GT-Familie. Stattdessen ist EOGT enger mit der Protein O-verknüpften-Mannose β1,4-N-acetylglucosaminyltransferase 2 (POMGNT2) verwandt. Der strukturelle Vergleich mit POMGNT2 offenbarte eine konservierte Triade aus einem Asparagin und zwei Argininresten, der N-R-R-Konstellation. Diese Elemente waren über Metazoa und grüne Pflanzen (Viridiplantae) hinweg konserviert, was auf einen vereinheitlichenden Mechanismus der UDP-Erkennung hindeutet und einen Rahmen bietet, um krankheitsassoziierte EOGT-Mutationen zu interpretieren und die Evolution von katalytisch aktiven GT61-Familien-Enzymen zu bewerten.

@article{doi101093pnasnexuspgag115,
    author = "Tashima, Yuko und Nagae, Masamichi und Jiang, Jiaoyang und Okajima, Tetsuya",
    title = "Kristallstruktur der epidermal growth factor domänenspezifischen O-verknüpften N-acetylglucosamin-Transferase zeigt eine konservierte N-R-R-Konstellation für die Uridindiphosphat-Erkennung in der GT61-Familie.",
    year = "2026",
    journal = "PNAS nexus",
    abstract = "Epidermal growth factor (EGF) domänenspezifische O-verknüpfte N-acetylglucosamin-Transferase (EOGT), ein Mitglied der Glykosyltransferase (GT) 61-Familie, katalysiert die Übertragung von O-N-acetylglucosamin (O-GlcNAc) von Uridindiphosphat (UDP)-GlcNAc zu Serin- oder Threonin-Resten innerhalb von EGF-Domänen im endoplasmatischen Retikulum. In dieser Studie bestimmten wir die Kristallstruktur des EOGT-UDP-Komplexes und identifizierten die kritischen Reste, die ihre Wechselwirkungen vermitteln, die über site-directed Mutagenese und Enzymaktivitätsassays validiert wurden. Diese Reste waren bei EOGT-Orthologen über Metazoa hinweg konserviert, und die UDP-Bindung erfolgte unabhängig von zweiwertigen Metallionen und dem kanonischen Asp-X-Asp-Motiv. Obwohl EOGT eine O-GlcNAcylierung katalysiert, ähnlich wie die O-GlcNAc-Transferase (OGT), weist sie nur geringe Sequenzähnlichkeit mit OGT auf und gehört zu einer distincten GT-Familie. Stattdessen ist EOGT enger mit der Protein O-verknüpften-Mannose β1,4-N-acetylglucosaminyltransferase 2 (POMGNT2) verwandt. Der strukturelle Vergleich mit POMGNT2 offenbarte eine konservierte Triade aus einem Asparagin und zwei Argininresten, der N-R-R-Konstellation. Diese Elemente waren über Metazoa und grüne Pflanzen (Viridiplantae) hinweg konserviert, was auf einen vereinheitlichenden Mechanismus der UDP-Erkennung hindeutet und einen Rahmen bietet, um krankheitsassoziierte EOGT-Mutationen zu interpretieren und die Evolution von katalytisch aktiven GT61-Familien-Enzymen zu bewerten.",
    url = "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC13123520/",
    doi = "10.1093/pnasnexus/pgag115",
    openalex = "W7154503733",
    pmcid = "PMC13123520",
    pmid = "42058885",
    references = "doi101038nature08747, doi101038s41586021038192, doi101093nargkn663, doi101107s0907444904023510, doi101107s0907444904026460, doi101107s0907444909042073, doi101107s0907444909047337, doi101107s0907444910007493, doi101107s0907444913000061, doi101107s2059798319011471"
}