The double 8-(α/β)-Barrel structural motif of a hydrolase enzyme; Cyanogenic β-glucosidase, from the white Clover Trifolium repens .. the biological function.
النّمط الهيكلي 8-(β/α)-البرميلي المزدوج لإنزيم هيدروليز؛ بيتا-جلوكوسيداز-المُوَلِد-للسّيانيد، من نبات البرسيم الأبيض Trifolium repens .. الوظيفة البيولوجية.


In the previous article, see link below, concerned the overall 3D-structure and function of the enzyme:

في المقالة السّابقة ، انظر الرابط أدناه ، تعلق الطّرح بالبنية ثلاثية الأبعاد ووظيفة الإنزيم بشكل عام:

🖝 Biological Function & Structure of the hydrolase enzyme, Cyanogenic β-glucosidase, from the "Repens sp" plant.
الوظيفة البيولوجية و التركيب الفراغي لإنزيم Cyanogenic β-glucosidase من نبات " البرسيم ".

In here, the focus is on an interesting structural motif and the 'deterrent' biological function of grazing animals.

This enzyme shows a β structural motif called the double 8-(α/β)-barrel where the core body of the enzyme is formed from a β-octahedral (β-8) β-barrel surrounded by an α-octahedral (α-8) α-barrel structure, see attached first (1) and fifth (5) images.

في هذا المقال فسينصبُّ التركيز فيه حول أحد الأنماط الهيكلية المثيرة للاهتمام و حول الوظيفة البيولوجية "الرّادعة" لحيوانات الرّعي.

يُـظْهِرُ هذا الإنزيم نمط هيكلي يسمى بـ البرميل-ألفا/بيتا الثماني α/β)-8 barrel) المزدوج حيث يتشكل الجسم الأساسي للإنزيم من برميل-β ثُماني الجدلات β-8 barrel يحيط به هيكل برميل-α ثماني الوحدات α-8 barrel، أنظر الصّور الأولى (1) والخامسة (5) أدناه.

This enzyme is responsible for the repulsive taste of this plant that grazing animals find if they try to eat it. This is the method of the white clover plant, see the second (2) image, and a group of other plants to defend against extinction. The deterrent taste is caused by the release of poisonous hydrogen cyanide gas (HCN) as a result of the enzyme's breakdown of the β-glucosidase, the transformed sugar compounds, including glycano-cyanosides.

Among these plant source poisonous products known as Amygdalin, found in bitter almonds, apple, apricot seeds .. etc; see the chemical composition in the attached third (3) and fourth (4) images.

The quantities the plant releases of HCN during chewing are limited so that they are sufficient for the purpose of deterring animals and do not lead to poisoning or killing.. Of course, unless the animal insists on eating a lot of, which are events that do not occur in most natural cases.

هذا الإنزيم هو المسؤول عن المذاق المُـنَـفِـر/الرّادع لهذا النبات الذي تجده حيوانات الرعي grazing animals إذا ما حاولت أكله. هذا المذاق المُنَفِّر هو أسلوب نبات البرسيم الأبيض، الصورة الثانية (2)، وجملة من النبات الأخرى للدفاع عن نفسها تحاشيا للإنقراض وهو ناتج عن تحرير غاز سيانيد الهيدروجين السّام HCN او Hydrogen Cyanide بفعل تكسير إنزيم بيتا-جلوكوسيداز β-Glucosidase لمركبات سكرية متحولة منها جليكوسيدات-السّيانيد cyanoglycosides.

من بين هذه المركبات السّامة، نباتية المصدر، ما يعرف بـ الأميجدالين Amygdalin الموجودة في اللّوز المّر، بذور التفاح، بذور المشمش وغيرها، و كمثال عليها أنظر التركيب الكيميائي في الصور الثالثة (3) والرابعة (4).

الكميات التي يحررها النبات من سيانيد-الهيدروجين، أثناء المضغ، تكون محدودة بحيث تفي بغرض ردع الحيوانات ولا تؤدي إلى التسسم أو القتل .. طبعا إلا إذا أصر الحيوان على الأكل الكثير منه وهي أحداث لا تقع في معظم الحالات الطبيعية.

The enzyme, as indicated above, is called cyanogenic β-glucosidase or cyanogenic β-glucosidase with the characteristic double barrel structure, is a precisely designed natural nano-machine that allows the cyanide-glycoside complex to be passed through the opening of the molecular barrel where specialized amino acids are present to hydrate/break down the compound and release the cyanide.

It is possible to explore the structure and function of this enzyme from the Bioinformatics website tool, the SSFS ❇️ , Department of Biology, University of Saida, the link below:

هذا الإنزيم، كما مشار إليه أعلاه، يطلق عليه إسم الـ بيتا-جلوكوسيداز-المُوَلِد-للسيانيد أو cyanogenic β-glucosidase. التركيب البرميلي Barrel المزدوج المميز، هو مَاكِنة نانوية/جزيئية طبيعية natural nano-machine دقيقة التصميم تسمح بتمرير معقد جليكوسيدات-السّيانيد عبر فتحة البرميل الجزيئي molecular barrel حيث تتواجد أحماض أمينية متخصصة في تمييه/تكسير المركب وتحرير السّيانيد.

يمكن استكشاف التركيب الفراغي لهذا الإنزيم و وظيفته االبيولوجية وغيرها من التفاصيل من موقع المعلوماتية الحيوية، إنطلاقا من التطبيق SSFS ❇️ ، قسم البيولوجيا، جامعة سعيدة، الجزائر، على الرابط:

🖝 The Crystal Structure of a Cyanogenic Beta-Glucosidase From Clover (Trifolium Repens L.), a family 1 Glycosyl-Hydrolase - image 5

Additionally, more details are provided by the database for structural data; PDBe and RCSB-PDB on the following links:

هذا بالإضافة إلى تفاصيل مهمة أخرى متوفرة على الـ PDBe؛ الموقع الأوروبي و موقع RCSB-PDB؛ الأمريكي، وكلاهما يقوم بتوفير التراكيب ثلاثية الأبعاد على الروابط:

🖝 1cbg at the PDBe

🖝 1cbg at the RCSB-PDB


For even more reading in the subject, refer to the following links:

للمزيد حول هذا الموضوع وما يرتبط به من تفاصيل أنظر الروابط التالية:

🖝 The crystal structure of a cyanogenic beta-glucosidase from white clover, a family 1 glycosyl hydrolase - via the PubMed database

🖝 Genetic basis of evolution in plants - at OLSEN Laboratory.

🖝 Amygdalin - Wikipedia article

🖝 Hydrogen cyanide - Wikipedia article

❇️ SSFS: Sequence, Structure and Function Server by the Structural Biology & Bioinformatics Groups, Biology Dept, Faculty of Science, University of Saida, Algeria
نظام: سلسلة التركيب الأولي، التركيب الفراغي و الوظيفة البيولوجية ، فريق البيولوجيا ثلاثية الأبعاد و المعلوماتية الحيوية، قسم البيولوجيا، كلية العلوم، جامعة سعيدة، الجزائر
🖝 https://bioinformatics.univ-saida.dz/bit2/?arg=SB3


أجمل التحيات                                                         All the best

  Author:  Abdelkrim Rachedi
  E-mail:   abdelkrim.rachedi@univ-saida.dz
  Date:      - 25 August 2022

Images

The (α/β)-8 barrel structural motif making up the core of the enzyme; Cyanogenic β-glucosidase
Image 1. The (α/β)-8 barrel structural motif making up the core of the enzyme; Cyanogenic β-glucosidase

The white Clover Trifolium repens:
Image 2. The white Clover Trifolium repens:

Chemical structure of Amygdalin.
Image 3. Chemical structure of Amygdalin.

3D-structure of Amygdalin.
Image 4. 3D-structure of Amygdalin.

The Crystal Structure of a Cyanogenic Beta-Glucosidase from Clover (Trifolium Repens L.), a family 1 Glycosyl-Hydrolase
Image 5. The Crystal Structure of a Cyanogenic Beta-Glucosidase from Clover (Trifolium Repens L.), a family 1 Glycosyl-Hydrolase