| Дигидрооротатоксидаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Мономер дигидрооротатдегидрогеназы + ингибитор, человек | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 1.3.5.2 | ||||||||
| Количество CAS | 9029-03-2 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
 Дигидрооротатдегидрогеназа из E. coli | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Символ | DHO_dh | ||||||||
| Pfam | PF01180 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR001295 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00708 | ||||||||
| SCOP2 | 1дор / СФЕРА / СУПФАМ | ||||||||
| OPM суперсемейство | 56 | ||||||||
| Белок OPM | 1 вакуум | ||||||||
| CDD | cd02810 | ||||||||
| Мембранома | 250 | ||||||||
| |||||||||
| Дигидрооротатдегидрогеназа человека | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||
| Символ | ДХОД | ||||||
| Ген NCBI | 1723 г. | ||||||
| HGNC | 2867 | ||||||
| OMIM | 126064 | ||||||
| PDB | 1D3G | ||||||
| RefSeq | NM_001361 | ||||||
| UniProt | Q02127 | ||||||
| Прочие данные | |||||||
| Номер ЕС | 1.3.3.1 | ||||||
| Locus | Chr. 16 q22 | ||||||
| |||||||
Дигидрооротатдегидрогеназы ( DHODH ) представляет собой фермент , который у человека кодируется DHODH гена на хромосоме 16. Белок , кодируемый этим геном катализирует четвертый ферментативную шаг, убихинон опосредованной окисление в дигидрооротат к оротат , в De Novo пиримидина биосинтеза . Этот белок представляет собой митохондриальный белок, расположенный на внешней поверхности внутренней митохондриальной мембраны (IMM). [1] Ингибиторы этого фермента используются для лечения аутоиммунных заболеваний, таких какревматоидный артрит . [2]
Структура [ править ]
ДГОДГ может различаться по содержанию кофакторов , олигомерному состоянию, субклеточной локализации и мембранной ассоциации. Общее выравнивание последовательностей этих вариантов ДГОДГ представляет два класса ДГОДГ: цитозольный класс 1 и мембраносвязанный класс 2. В ДГОДГ класса 1 основной цистеиновый остаток катализирует реакцию окисления , тогда как в классе 2 серин служит этим катализатором. функция. Структурно ДГОДГ класса 1 также можно разделить на два подкласса, один из которых образует гомодимеры и использует фумарат в качестве акцептора электронов , а другой - гетеротетрамеры.и использует НАД + в качестве акцептора электронов. Этот второй подкласс содержит аддитивную субъединицу (PyrK), содержащую железо-серный кластер и флавинадениндинуклеотид (FAD). Между тем, ДГОДГ класса 2 используют в качестве окислителя кофермент Q / убихиноны . [2]
У высших эукариот этот класс DHODH содержит N-концевой двудольный сигнал, содержащий катионную , амфипатическую митохондриальную нацеливающую последовательность из примерно 30 остатков и гидрофобную трансмембранную последовательность. Направляющая последовательность отвечает за локализацию этого белка в IMM, возможно, за счет рекрутирования аппарата импорта и опосредования ΔΨ- управляемого транспорта через внутреннюю и внешнюю митохондриальные мембраны , в то время как трансмембранная последовательность важна для ее вставки в IMM. [2] [3] Эта последовательность смежна с паройα-спирали α1 и α2, которые соединены короткой петлей. Вместе эта пара образует гидрофобную воронку, которая, как предполагается, служит сайтом встраивания убихинона вместе с полостью связывания FMN на С-конце . [2] Два терминальных домена напрямую соединены расширенной петлей. С-концевой домен является большим из двух и складывается в консервативную α / β-цилиндрическую структуру с ядром из восьми параллельных β-цепей, окруженных восемью α-спиралями. [2] [4]
Функция [ править ]
Человеческий DHODH - это повсеместный флавопротеин FMN . У бактерий (ген pyrD) он расположен на внутренней стороне цитозольной мембраны . У некоторых дрожжей, например у Saccharomyces cerevisiae (ген URA1), это цитозольный белок, тогда как у других эукариот он находится в митохондриях. [5] Это также единственный фермент в пути биосинтеза пиримидина, расположенный в митохондриях, а не в цитозоле. [4]
Как фермент, связанный с цепью переноса электронов , ДГОДГ связывает митохондриальную биоэнергетику, пролиферацию клеток, производство АФК и апоптоз в определенных типах клеток. Истощение DHODH также привело к увеличению продукции ROS, снижению мембранного потенциала и замедлению роста клеток. [4] Кроме того, из-за его роли в синтезе ДНК , ингибирование DHODH может обеспечить средства для регулирования удлинения транскрипции . [6]
Механизм [ править ]
У млекопитающих DHODH катализирует четвертую стадию биосинтеза пиримидина de novo, которая включает опосредованное убихиноном окисление дигидрооротата до оротата и восстановление FMN до дигидрофлавинмононуклеотида (FMNH2):
- (S) -дигидрооротат + O 2 оротат + H 2 O 2
4,5-дигидрооротовая кислота
Оротовая кислота . Обратите внимание на двойную связь в кольце.
Конкретный механизм дегидрирования дигидрооротовой кислоты с помощью DHODH различается между двумя классами DHODH. ДГОДГ класса 1 следуют согласованному механизму, в котором две связи C – H дигидрооротиновой кислоты разрываются согласованно. Класс 2 DHODHs следует механизму ступенчатого, в котором разбивание предшествует С-Н облигаций уравновешивания из иминия в оротовую кислоту . [2]
Ингибиторы [ править ]
- Brequinar
- Терифлуномид
- Лефлуномид
Клиническое значение [ править ]
Было показано, что иммуномодулирующие препараты терифлуномид и лефлуномид ингибируют ДГОДГ. DHODH человека имеет два домена: альфа / бета-бочкообразный домен, содержащий активный сайт, и альфа-спиральный домен, который формирует отверстие туннеля, ведущего к активному сайту. Было показано, что лефлуномид связывается в этом туннеле. [7] Лефлуномид используется для лечения ревматоидного и псориатического артрита , а также рассеянного склероза . [2] [7] Его иммуносупрессивные эффекты были приписаны истощению запасов пиримидина для Т-клеток или более сложному интерферону или интерлейкину.-опосредованные пути, но, тем не менее, требуют дальнейших исследований. [2]
Кроме того, DHODH может играть роль в подавлении рака , опосредованном ретиноидом N- (4-гидроксифенил) ретинамидом ( 4HPR ) . Ингибирование активности ДГОДГ с помощью терифлуномида или экспрессии с помощью РНК-интерференции приводило к снижению образования АФК и, следовательно, к апоптозу трансформированных эпителиальных клеток кожи и предстательной железы. [8]
Было показано, что мутации в этом гене вызывают синдром Миллера , также известный как синдром Джини-Видеманна, синдром Вильдерванка-Смита или постаксиальный акрофациальный дистоз. [9] [10]
Взаимодействия [ править ]
ДГОДГ связывается со своим кофактором FMN вместе с убихиноном, чтобы катализировать окисление дигидрооротата до оротата. [2]
Модельные организмы [ править ]
Модельные организмы использовались при изучении функции ДГОДГ. Линия условно нокаутных мышей под названием Dhodh tm1b (EUCOMM) Wtsi была создана в Wellcome Trust Sanger Institute . [11] Самцы и самки животных прошли стандартизированный фенотипический скрининг [12] для определения эффектов делеции. [13] [14] [15] [16] Проведены дополнительные проверки: - Углубленное иммунологическое фенотипирование [17]
| Характеристика | Фенотип |
|---|---|
| Все данные доступны на сайте. [12] [17] | |
| Лейкоциты периферической крови 6 недель | Нормальный |
| Инсулин | Нормальный |
| Гематология 6 недель | Нормальный |
| Гомозиготная жизнеспособность на P14 | Аномальный |
| Рецессивное летальное исследование | Аномальный |
| Масса тела | Нормальный |
| Неврологическое обследование | Нормальный |
| Сила захвата | Нормальный |
| Дисморфология | Нормальный |
| Косвенная калориметрия | Нормальный |
| Тест толерантности к глюкозе | Нормальный |
| Слуховой ответ ствола мозга | Нормальный |
| DEXA | Нормальный |
| Рентгенография | Нормальный |
| Морфология глаза | Нормальный |
| Клиническая химия | Нормальный |
| Гематология 16 недель | Нормальный |
| Лейкоциты периферической крови 16 недель | Нормальный |
| Вес сердца | Нормальный |
| Сальмонеллезная инфекция | Нормальный |
| Функция цитотоксических Т-клеток | Нормальный |
| Иммунофенотипирование селезенки | Нормальный |
| Иммунофенотипирование брыжеечных лимфатических узлов | Нормальный |
| Иммунофенотипирование костного мозга | Нормальный |
Ссылки [ править ]
- ^ «Энтрез Ген: ДГОДГ дигидрооротатдегидрогеназа (хинон)» .
- ^ a b c d e f g h i Munier-Lehmann H, Vidalain PO, Tangy F, Janin YL (апрель 2013 г.). «О дигидрооротатдегидрогеназах, их ингибиторах и применениях». Журнал медицинской химии . 56 (8): 3148–67. DOI : 10.1021 / jm301848w . PMID 23452331 .
- ^ Роулз Дж, Knecht Вт, Diekert К, Лилла Р, М Löffler (апрель 2000 г.). «Требования к митохондриальному импорту и локализации дигидрооротатдегидрогеназы». Европейский журнал биохимии / FEBS . 267 (7): 2079–87. DOI : 10.1046 / j.1432-1327.2000.01213.x . PMID 10727948 .
- ^ a b c Фанг Дж., Учиуми Т., Яги М., Мацумото С., Амамото Р., Такадзаки С., Ямаза Х., Нонака К., Кан Д. (5 февраля 2013 г.). «Дигидро-оротатдегидрогеназа физически связана с респираторным комплексом, и ее потеря приводит к дисфункции митохондрий» . Отчеты по биологии . 33 (2): e00021. DOI : 10.1042 / BSR20120097 . PMC 3564035 . PMID 23216091 .
- ^ Nagy M, Lacroute F, Thomas D (октябрь 1992). «Дивергентная эволюция биосинтеза пиримидина между анаэробными и аэробными дрожжами» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (19): 8966–70. DOI : 10.1073 / pnas.89.19.8966 . PMC 50045 . PMID 1409592 .
- ^ Белый RM, Чех J, Ratanasirintrawoot S, Lin CY, Rahl PB, Burke CJ и др. (Март 2011 г.). «ДГОДГ модулирует удлинение транскрипции в нервном гребне и меланоме» . Природа . 471 (7339): 518–22. DOI : 10,1038 / природа09882 . PMC 3759979 . PMID 21430780 .
- ^ a b Лю С., Нейдхардт Е.А., Гроссман Т.Х., Окаин Т., Кларди Дж. (январь 2000 г.). «Структуры дигидрооротатдегидрогеназы человека в комплексе с антипролиферативными средствами». Структура . 8 (1): 25–33. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (00) 00077-0 . PMID 10673429 .
- ↑ Hail N, Chen P, Kepa JJ, Bushman LR, Shearn C (июль 2010 г.). «Дигидрооротатдегидрогеназа необходима для индуцированного N- (4-гидроксифенил) ретинамидом образования активных форм кислорода и апоптоза» . Свободная радикальная биология и медицина . 49 (1): 109–16. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2010.04.006 . PMC 2875309 . PMID 20399851 .
- ↑ Ng SB, Buckingham KJ, Lee C, Bigham AW, Tabor HK, Dent KM, Huff CD, Shannon PT, Jabs EW, Nickerson DA, Shendure J, Bamshad MJ (январь 2010 г.). «Секвенирование экзома определяет причину менделевского расстройства» . Генетика природы . 42 (1): 30–5. DOI : 10.1038 / ng.499 . PMC 2847889 . PMID 19915526 .
- ^ Фан - J, Uchiumi Т, М Яги, Мацумото S, Amamoto Р, Т Саито, Takazaki S, Kanki Т, Yamaza Н, Нонака К, Д Кан (декабрь 2012). «Нестабильность белка и функциональные дефекты, вызванные мутациями дигидрооротатдегидрогеназы у пациентов с синдромом Миллера» . Отчеты по биологии . 32 (6): 631–9. DOI : 10.1042 / BSR20120046 . PMC 3497730 . PMID 22967083 .
- ^ Gerdin AK (2010). «Программа генетики мышей Сэнгера: характеристика мышей с высокой пропускной способностью». Acta Ophthalmologica . 88 : 925–7. DOI : 10.1111 / j.1755-3768.2010.4142.x . S2CID 85911512 .
- ^ a b «Международный консорциум по фенотипированию мышей» .
- ^ Skarnes туалет, Розен В, Уэст А.П., Koutsourakis М, Бушелл Вт, Ийер В, Мухика А.О., Томас М, борона Дж, Кокс Т, Джексон D, Северин Дж, Биггс Р, фу Дж, Нефедов М, де - Jong PJ, Стюарт А.Ф., Брэдли А. (июнь 2011 г.). «Ресурс с условным нокаутом для полногеномного исследования функции генов мыши» . Природа . 474 (7351): 337–42. DOI : 10,1038 / природа10163 . PMC 3572410 . PMID 21677750 .
- ^ Долгин E (июнь 2011). "Библиотека мыши настроена на нокаут" . Природа . 474 (7351): 262–3. DOI : 10.1038 / 474262a . PMID 21677718 .
- ^ Collins FS, Rossant J, Wurst W (январь 2007). «Мышь по всем причинам». Cell . 128 (1): 9–13. DOI : 10.1016 / j.cell.2006.12.018 . PMID 17218247 . S2CID 18872015 .
- ^ Белый Ю.К., Gerdin А.К., Карп Н.А., Райдера Е, Булян М, Bussell Ю.Н., и др. (Июль 2013 г.). «Полногеномное поколение и систематическое фенотипирование мышей с нокаутом открывает новые роли для многих генов» . Cell . 154 (2): 452–64. DOI : 10.1016 / j.cell.2013.06.022 . PMC 3717207 . PMID 23870131 .
- ^ a b «Консорциум иммунофенотипирования инфекций и иммунитета (3i)» .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Роуленд П., Бьёрнберг О., Нильсен Ф. С., Йенсен К. Ф., Ларсен С. (июнь 1998 г.). «Кристаллическая структура дигидрооротатдегидрогеназы A Lactococcus lactis в комплексе с продуктом ферментативной реакции проливает свет на ее ферментативную функцию» . Белковая наука . 7 (6): 1269–79. DOI : 10.1002 / pro.5560070601 . PMC 2144028 . PMID 9655329 . Архивировано из оригинала на 2008-12-01.
Внешние ссылки [ править ]
- дигидрооротат + дегидрогеназа в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
