Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для α-глюкуронидазы см. Альфа-глюкуронидазу .
«ГУСБ» перенаправляет сюда. Чтобы узнать об аэропорте с этим кодом IATA, см. Аэропорт Самбайло .
бета-глюкуронидаза
Бета-глюкуронидаза Homotetramer.jpg
Глюкуронидаза Гомотетрамер
(предполагаемая биологическая единица) [1]
Идентификаторы
Номер ЕС3.2.1.31
Количество CAS9001-45-0
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
глюкуронидаза, бета
Бета-глюкуронидаза димер. Jpg
Асимметричная единица бета-глюкуронидазы, показывающая остатки активного сайта Glu451, Tyr504 и Glu540 вместе с потенциально поддерживающим остатком Asn450 [1]
Идентификаторы
СимволGUSB
Ген NCBI2990
HGNC4696
OMIM611499
RefSeqNM_000181
UniProtP08236
Прочие данные
Номер ЕС3.2.1.31
LocusChr. 7 q11.21
Ищи
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Бета-глюкуронидазы являются членами семейства ферментов гликозидаз, которые катализируют распад сложных углеводов . [2] Человеческая β-глюкуронидаза - это тип глюкуронидазы (член семейства гликозидаз 2), который катализирует гидролиз остатков β-D- глюкуроновой кислоты с невосстанавливающего конца мукополисахаридов (также называемых гликозаминогликанами ), таких как гепарансульфат. . [2] [3] [4] Человеческая β-глюкуронидаза находится в лизосомах . [5]В кишечнике щеточная кайма β-глюкуронидаза превращает конъюгированный билирубин в неконъюгированную форму для реабсорбции. Бета-глюкуронидаза также присутствует в грудном молоке, что способствует возникновению желтухи у новорожденных . Белок кодируется геном GUSB у человека [6] [7] и геном uidA у бактерий. [8]

Структура [ править ]

Человеческая β-глюкуронидаза синтезируется в виде мономера 80 кДа (653 аминокислоты ) до того, как протеолиз удаляет 18 аминокислот с С- конца с образованием мономера 78 кДа. [9] [10] Бета-глюкуронидаза существует в виде гомотетрамера 332 кДа . [11] Бета-глюкуронидаза содержит несколько примечательных структурных образований, включая тип бета-цилиндра, известный как цилиндр с желеобразным валиком и цилиндр TIM . [1]

Механизм катализа [ править ]

Человеческий β-глюкуронидазы является гомологичной к кишечной палочки фермента бета-галактозидазы . [12] [13] Это гомологичное отношение, а также знание того, что гликозидазы часто проводят гидролиз, катализируемый двумя кислотными остатками , позволили разработать механистическую гипотезу. Эта гипотеза предполагает, что два остатка глутаминовой кислоты Glu540 и Glu451 являются нуклеофильными и кислотными остатками, соответственно, и что остаток тирозина Tyr504 также участвует в катализе. В поддержку этой гипотезы экспериментальные мутациив любом из этих трех остатков приводит к значительному снижению ферментативной активности. Повышенная активность мутантного фермента E451A (где Glu451 заменен остатком аланина ) после добавления азида согласуется с Glu451 в качестве кислотно-основного остатка. [14] Используя анализ меченых пептидов β-глюкуронидазы после гидролиза субстрата, который вступает в очень стабильную промежуточную стадию, исследователи определили, что Glu540 является нуклеофильным остатком. [15]

Хотя конкретный тип нуклеофильного замещения, используемый β-глюкуронидазой, неясен, данные о механизмах их гомологов в семействе гликозидаз предполагают, что эти реакции являются качественно реакциями S N 2 . Реакции протекают через переходное состояние с характеристиками иона оксокарбения . Первоначально эти механизмы, из-за этой оксокарбениевой характеристики переходного состояния, были предложены как реакции S N 1, протекающие через дискретное промежуточное соединение иона оксокарбения.. Однако более свежие данные свидетельствуют о том, что эти состояния ионов оксокарбения имеют время жизни 10 фемтосекунд - 0,1 наносекунды (аналогично периоду колебания связи ). Эти времена жизни слишком короткие, чтобы относить их к промежуточному продукту реакции. Из этих данных следует, что эти реакции, хотя и имеют вид S N 1 из-за характеристик ионов оксокарбения в их переходных состояниях, должны быть качественно реакциями S N 2. [2]

Специфическая активность Tyr504 в каталитическом механизме неясна. [14] При сравнении со структурными данными гомологичного фермента ксиланазы было высказано предположение, что Tyr504 β-глюкуронидазы может стабилизировать уходящий нуклеофил (Glu540) или модулировать его активность. [16]

В дополнение к этим остаткам, консервативный остаток аспарагина (Asn450) был предложен для стабилизации субстрата за счет действия водородной связи в 2-гидроксильной группе сахарного субстрата. [11] [17]

  • Повторяющаяся единица гепарансульфатного субстрата β-глюкуронидазы

  • Поверхностное изображение кармана активного центра β-глюкуронидазы с каталитическими остатками показано [1]

  • Изображен механизм гидролиза β-глюкуронидазой сахарного субстрата с высокоэнергетическими переходными состояниями, показывающими характер ионов оксокарбения [15]

  • Возможная стабилизация нуклеофильного остатка Glu540 с помощью Tyr504 в β-глюкуронидазе [16]

  • Прогнозируемая активность консервативного остатка Asn450 в стабилизации сахарного субстрата β-глюкуронидазы [11] [17]

  • Возможный солевой мостик между Glu352 и Arg216 в бета-глюкуронидазе человека [1] [18]

Синдром Хитрости [ править ]

Основная статья: синдром Слая

Дефицит β-глюкуронидазы приводит к аутосомно-рецессивному наследственному метаболическому заболеванию, известному как синдром Слая или мукополисахаридоз VII. Дефицит этого фермента приводит к накоплению негидролизованных мукополисахаридов у пациента. Это заболевание может быть крайне тяжелым для пациента или привести к водянке плода до родов. Кроме того, у выживших пациентов наблюдаются умственная отсталость, низкий рост, грубые черты лица, аномалии позвоночника, увеличение печени и селезенки. [5] Это заболевание было смоделировано на группе мышей, а также на семье собак. [19] [20]Совсем недавно исследователи обнаружили семейство кошачьих, у которых наблюдается дефицит активности β-глюкуронидазы. Источник этого снижения активности был идентифицирован как мутация E351K (Glu351 мутирован до остатка лизина). Glu351 является консервативным у млекопитающих, что предполагает важную функцию этого остатка. Исследование кристаллической структуры человека в рентгеновских лучах предполагает, что этот остаток (Glu352 в человеческом ферменте), который скрыт глубоко внутри бочкообразного домена TIM , может быть важен для стабилизации третичной структуры фермента. [18] Судя по кристаллической структуре, Arg216, член домена желеобразного валика белка, образуетсолевой мостик с Glu352; следовательно, Glu352, вероятно, участвует в стабилизации взаимодействия между двумя различными трехмерными доменами фермента. [1]

Молекулярные приложения: использование в качестве репортерного гена [ править ]

В молекулярной биологии β-глюкуронидаза используется в качестве репортерного гена для мониторинга экспрессии генов в клетках млекопитающих и растений. Мониторинг активности β-глюкуронидазы с помощью анализа GUS позволяет определить пространственную и временную экспрессию рассматриваемого гена. [21]

  • Изображения молекулярной графики были получены с использованием пакета UCSF Chimera из Ресурса для биокомпьютеров, визуализации и информатики Калифорнийского университета в Сан-Франциско (при поддержке NIH P41 RR-01081). [22]

См. Также [ править ]

  • Альфа-глюкуронидаза
  • Глюкуронозил-дисульфоглюкозамин глюкуронидаза
  • Глицирризинат бета-глюкуронидаза

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f PDB : 1BHG ; Джайн С., Дрендель В.Б., Чен З.В., Мэтьюз Ф.С., Слай В.С., Грабб Дж. Х. (апрель 1996 г.). «Структура человеческой бета-глюкуронидазы выявляет кандидатные лизосомные нацеленные и мотивы активного сайта». Структурная биология природы . 3 (4): 375–81. DOI : 10.1038 / nsb0496-375 . PMID  8599764 . S2CID  28862883 .
  2. ^ a b c Sinnott M, изд. (1998). Комплексный биологический катализ . 1 . Манчестер, Великобритания: Academic Press. С.  119–138 . ISBN 978-0-12-646864-9.
  3. ^ Маккартер JD, Холка SG (декабрь 1994). «Механизмы ферментативного гидролиза гликозидов». Текущее мнение в структурной биологии . 4 (6): 885–92. DOI : 10.1016 / 0959-440X (94) 90271-2 . PMID 7712292 . 
  4. ^ Sinnott ML (1990). «Каталитические механизмы ферментативного переноса гликозила». Chem Ред . 90 (7): 1171–1202. DOI : 10.1021 / cr00105a006 .
  5. ^ a b Нихан WL, Barshop B, Ozand P (2005). Атлас метаболических заболеваний (2-е изд.). Лондон, Великобритания: Ходдер Арнольд. С. 501–503, 546–550. ISBN 978-0-340-80970-9.
  6. ↑ Oshima A, Kyle JW, Miller RD, Hoffmann JW, Powell PP, Grubb JH, Sly WS, Tropak M, Guise KS, Gravel RA (февраль 1987). «Клонирование, секвенирование и экспрессия кДНК бета-глюкуронидазы человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 84 (3): 685–9. Bibcode : 1987PNAS ... 84..685O . DOI : 10.1073 / pnas.84.3.685 . PMC 304280 . PMID 3468507 .  
  7. ^ «Энтрез Ген: глюкуронидаза GUSB, бета» .
  8. Перейти ↑ Martins MT, Rivera IG, Clark DL, Stewart MH, Wolfe RL, Olson BH (июль 1993 г.). «Распределение последовательностей гена uidA в изолятах Escherichia coli в источниках воды и сравнение с выражением активности бета-глюкуронидазы в среде 4-метилумбеллиферил-бета-D-глюкуронида» . Прикладная и экологическая микробиология . 59 (7): 2271–6. DOI : 10,1128 / AEM.59.7.2271-2276.1993 . PMC 182268 . PMID 8357258 .  
  9. ^ Ислам MR, Grubb JH, Sly WS (октябрь 1993). «С-концевой процессинг бета-глюкуронидазы человека. Пропептид необходим для полной экспрессии каталитической активности, внутриклеточного удерживания и надлежащего фосфорилирования». Журнал биологической химии . 268 (30): 22627–33. PMID 8226771 . 
  10. ^ Шипли JM, Грабб JH, Sly WS (июнь 1993). «Роль гликозилирования и фосфорилирования в экспрессии активной бета-глюкуронидазы человека». Журнал биологической химии . 268 (16): 12193–8. PMID 8505339 . 
  11. ^ a b c Ким Х.В., Мино К., Исикава К. (декабрь 2008 г.). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ эндоглюканазы Pyrococcus horikoshii» . Acta Crystallographica. Раздел F, Структурная биология и сообщения о кристаллизации . 64 (Pt 12): 1169–71. DOI : 10.1107 / S1744309108036919 . PMC 2593689 . PMID 19052378 .  
  12. ^ Henrissat B, Bairoch A (август 1993). «Новые семейства в классификации гликозилгидролаз на основе сходства аминокислотных последовательностей» . Биохимический журнал . 293 (Pt 3) (3): 781–8. DOI : 10.1042 / bj2930781 . PMC 1134435 . PMID 8352747 .  
  13. ^ Henrissat B (декабрь 1991). «Классификация гликозилгидролаз на основе сходства аминокислотных последовательностей» . Биохимический журнал . 280 (Pt 2) (2): 309–16. DOI : 10.1042 / bj2800309 . PMC 1130547 . PMID 1747104 .  
  14. ^ a b Ислам MR, Tomatsu S, Shah GN, Grubb JH, Jain S, Sly WS (август 1999). «Остатки активного сайта бета-глюкуронидазы человека. Доказательства для Glu (540) как нуклеофила и Glu (451) как кислотно-основного остатка» . Журнал биологической химии . 274 (33): 23451–5. DOI : 10.1074 / jbc.274.33.23451 . PMID 10438523 . 
  15. ^ a b Wong AW, He S, Grubb JH, Sly WS, Withers SG (декабрь 1998 г.). «Идентификация Glu-540 как каталитического нуклеофила бета-глюкуронидазы человека с помощью масс-спектрометрии с электрораспылением» . Журнал биологической химии . 273 (51): 34057–62. DOI : 10.1074 / jbc.273.51.34057 . PMID 9852062 . 
  16. ^ a b "EzCatDB: T00066" . EzCatDB: База данных каталитических механизмов . Архивировано из оригинала на 2009-06-17 . Проверено 12 декабря 2008 .
  17. ^ a b Henrissat B, Callebaut I, Fabrega S, Lehn P, Mornon JP, Davies G (июль 1995 г.). «Сохранение каталитического аппарата и предсказание общей складки для нескольких семейств гликозилгидролаз» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 92 (15): 7090–4. Bibcode : 1995PNAS ... 92.7090H . DOI : 10.1073 / pnas.92.15.7090 . PMC 41477 . PMID 7624375 .  
  18. ^ a b Файф Дж. К., Курцхалс Р. Л., Лассалин М. Е., Хенторн П. С., Алур П. Р., Ван П., Вулф Дж. Х., Гигер Ю., Хаскинс М. Е., Паттерсон Д. Ф., Сан Х., Джейн С., Юки Н. (июнь 1999 г.) «Молекулярная основа дефицита бета-глюкуронидазы кошек: модель мукополисахаридоза VII на животных». Геномика . 58 (2): 121–8. DOI : 10.1006 / geno.1999.5825 . PMID 10366443 . 
  19. ^ Birkenmeier EH, Дэвиссон MT , Бимер WG, Ganschow RE, Фоглер CA, Gwynn B, Lyford К.А., Maltais Л.М., Wawrzyniak CJ (апрель 1989). «Мукополисахаридоз мышей типа VII. Характеристика мышей с дефицитом бета-глюкуронидазы» . Журнал клинических исследований . 83 (4): 1258–66. DOI : 10.1172 / JCI114010 . PMC 303816 . PMID 2495302 .  
  20. ^ Хэскинс ME, Desnick RJ, DiFerrante N, język PF, Patterson DF (октябрь 1984). «Дефицит бета-глюкуронидазы у собак: модель мукополисахаридоза человека VII» . Педиатрические исследования . 18 (10): 980–4. DOI : 10.1203 / 00006450-198410000-00014 . PMID 6436780 . 
  21. ^ Marathe С.В., Макьюэн JE (февраль 1995). «Векторы с репортерным геном gus для идентификации и количественного определения промоторных областей в Saccharomyces cerevisiae». Джин . 154 (1): 105–7. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (94) 00845-J . PMID 7867935 . 
  22. ^ Pettersen EF, Годдард TD, Huang CC, Couch GS, Гринблатт DM, Мэн EC, Ferrin TE (октябрь 2004). «UCSF Chimera - система визуализации для поисковых исследований и анализа» (PDF) . Журнал вычислительной химии . 25 (13): 1605–12. DOI : 10.1002 / jcc.20084 . PMID 15264254 . S2CID 8747218 .   

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Джордж Дж (июнь 2008 г.). «Повышенный уровень бета-глюкуронидазы в сыворотке крови отражает ломкость лизосом печени после токсического поражения печени у крыс». Биохимия и клеточная биология . 86 (3): 235–43. DOI : 10.1139 / O08-038 . PMID  18523484 .
  • Bell CE, Sly WS, Brot FE (январь 1977 г.). «Человеческий мукополисахаридоз с недостаточностью бета-глюкуронидазы: идентификация перекрестно-реактивного антигена в культивируемых фибробластах пациентов с дефицитом иммуноферментного анализа» . Журнал клинических исследований . 59 (1): 97–105. DOI : 10.1172 / JCI108627 . PMC  333336 . PMID  401508 .
  • Танака Дж., Гаса С., Сакурада К., Миядзаки Т., Касаи М., Макита А. (январь 1992 г.). «Характеристика субъединиц и сахарного фрагмента человеческой плацентарной и лейкемической бета-глюкуронидазы». Биологическая химия Хоппе-Зейлер . 373 (1): 57–62. DOI : 10.1515 / bchm3.1992.373.1.57 . PMID  1311180 .
  • Wolfe JH, Sands MS, Barker JE, Gwynn B, Rowe LB, Vogler CA, Birkenmeier EH (1993). «Обращение патологии мышиного мукополисахаридоза VII типа путем переноса генов соматических клеток». Природа . 360 (6406): 749–53. DOI : 10.1038 / 360749a0 . PMID  1465145 . S2CID  4337590 .
  • Tomatsu S, Fukuda S, Sukegawa K, Ikedo Y, Yamada S, Yamada Y, Sasaki T, Okamoto H, Kuwahara T, Yamaguchi S (январь 1991 г.). «Мукополисахаридоз VII типа: характеристика мутаций и молекулярной гетерогенности» . Американский журнал генетики человека . 48 (1): 89–96. PMC  1682743 . PMID  1702266 .
  • Шипли Дж. М., Миллер Р. Д., Ву Б. М., Грабб Дж. Х., Кристенсен С. Г., Кайл Дж. В., Слай В.С. (август 1991 г.). «Анализ 5'-фланкирующей области гена бета-глюкуронидазы человека». Геномика . 10 (4): 1009–18. DOI : 10.1016 / 0888-7543 (91) 90192-H . PMID  1916806 .
  • Оно М., Танигучи Н., Макита А., Фудзита М., Секия К., Намики М. (апрель 1988 г.). «Фосфорилирование бета-глюкуронидаз из нормальной печени и гепатомы человека с помощью цАМФ-зависимой протеинкиназы». Журнал биологической химии . 263 (12): 5884–9. PMID  2833520 .
  • Гиз К.С., Корнелук Р.Г., Уэй Дж., Ламхонва А.М., Куан Ф., Палмер Р., Ганшов Р.Э., Слай В.С., Гравий Р.А. (1985). «Выделение и экспрессия в Escherichia coli клона кДНК, кодирующего бета-глюкуронидазу человека». Джин . 34 (1): 105–10. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (85) 90300-2 . PMID  3924735 .
  • Хо YC, Хо LH, Хо KJ (1985). «Человеческая печеночная бета-глюкуронидаза: исследование кинетики ферментов». Фермент . 33 (1): 9–17. DOI : 10.1159 / 000469398 . PMID  3987656 .
  • Шипли Дж. М., Клинкенберг М., Ву Б. М., Бачинский Д. Р., Грабб Дж. Х., Слай В. С. (март 1993 г.). «Мутационный анализ пациента с мукополисахаридозом VII типа и выявление псевдогенов» . Американский журнал генетики человека . 52 (3): 517–26. PMC  1682147 . PMID  7680524 .
  • Верворт Р., Лиссенс В., Либаерс I (1994). «Молекулярный анализ пациента с водянкой плода, вызванной дефицитом бета-глюкуронидазы, и доказательства наличия дополнительных псевдогенов». Мутация человека . 2 (6): 443–5. DOI : 10.1002 / humu.1380020604 . PMID  8111412 . S2CID  46432543 .
  • Ву Б.М., Хитрый В.С. (1994). «Мутационные исследования у пациента с формой водянки плода мукополисахаридоза VII типа». Мутация человека . 2 (6): 446–57. DOI : 10.1002 / humu.1380020605 . PMID  8111413 . S2CID  21484555 .
  • Маруяма К., Сугано С. (январь 1994 г.). «Олиго-кэппинг: простой метод замены кэп-структуры эукариотических мРНК олигорибонуклеотидами». Джин . 138 (1–2): 171–4. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (94) 90802-8 . PMID  8125298 .
  • Мулье П., Бол Д., Херд Дж. М., Данос О. (июнь 1993 г.). «Коррекция лизосомального накопления в печени и селезенке мышей MPS VII путем имплантации генетически модифицированных фибробластов кожи». Генетика природы . 4 (2): 154–9. DOI : 10.1038 / ng0693-154 . PMID  8348154 . S2CID  26122567 .
  • Шипли Дж. М., Грабб Дж. Х., Слай В. С. (июнь 1993 г.). «Роль гликозилирования и фосфорилирования в экспрессии активной бета-глюкуронидазы человека». Журнал биологической химии . 268 (16): 12193–8. PMID  8505339 .
  • Нисимура Ю., Като К., Химено М. (июль 1995 г.). «Биохимическая характеристика микросомальной печени, Гольджи, лизосомальной бета-глюкуронидазы и сыворотки крови у крыс, получавших дибутилфосфат». Журнал биохимии . 118 (1): 56–66. DOI : 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a124892 . PMID  8537326 .
  • Джайн С., Дрендель В.Б., Чен З.В., Мэтьюз Ф.С., Слай В.С., Грабб Дж. Х. (апрель 1996 г.). «Структура человеческой бета-глюкуронидазы выявляет кандидатные лизосомные нацеленные и мотивы активного сайта». Структурная биология природы . 3 (4): 375–81. DOI : 10.1038 / nsb0496-375 . PMID  8599764 . S2CID  28862883 .
  • Vervoort R, Islam MR, Sly WS, Zabot MT, Kleijer WJ, Chabas A, Fensom A, Young EP, Liebaers I, Lissens W (март 1996). «Молекулярный анализ пациентов с недостаточностью бета-глюкуронидазы, проявляющейся водянкой плода или ранним мукополисахаридозом VII» . Американский журнал генетики человека . 58 (3): 457–71. PMC  1914559 . PMID  8644704 .
  • Боналдо М.Ф., Леннон Г., Соарес МБ (сентябрь 1996 г.). «Нормализация и вычитание: два подхода к облегчению открытия генов» . Геномные исследования . 6 (9): 791–806. DOI : 10.1101 / gr.6.9.791 . PMID  8889548 .
  • Дентино А.Р., Радж П.А., Де Нардин Э. (январь 1997 г.). «Тонкие различия между рецепторами нейтрофилов человека и кролика, проявляющиеся в секреторной активности ограниченных формилпептидов». Архивы биохимии и биофизики . 337 (2): 267–74. DOI : 10.1006 / abbi.1996.9791 . PMID  9016822 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Глюкуронидаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
  • Обновленные исследования репортерной глюкуронидазы и других репортеров от Reportergene
  • База данных исследований каталитического механизма и другая информация о бета-глюкуронидазе