Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гистидин декарбоксилаза
HDC 3D Ray Image.png
Карикатурное изображение C-усеченного димера HDC с PLP, находящимся в активном сайте.
Идентификаторы
ЕС нет.4.1.1.22
№ CAS9024-61-7
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

Гистидиндекарбоксилаза ( HDC ) - это фермент, ответственный за катализ декарбоксилирования гистидина с образованием гистамина . У млекопитающих гистамин является важным биогенным амином , который играет регулирующую роль в нейротрансмиссии , секреции желудочного сока и иммунном ответе . [1] [2] Гистидиндекарбоксилаза является единственным участником пути синтеза гистамина , вырабатывая гистамин в одноэтапной реакции. Гистамин не может быть произведен никаким другим известным ферментом. [3] Таким образом, HDC является основным источником гистамина в большинствемлекопитающие и эукариоты . В ферменте используется кофактор пиридоксаль-5'-фосфата (PLP), аналогичный многим аминокислотным декарбоксилазам . [4] [5] Эукариоты, а также грамотрицательные бактерии имеют общий HDC, в то время как грамположительные бактерии используют эволюционно неродственный пирувоил-зависимый HDC. [6] В организме человека, гистидин декарбоксилазы кодируется HDC гена . [2] [7]

Структура [ править ]

PLP обычно ковалентно связан с HDC по лизину 305. Он также удерживается на месте с помощью водородных связей с другими соседними аминокислотами. Здесь активный центр показан с PLP, связанным с метиловым эфиром гистидина , который был необходим для кристаллизации. [8] Создано из 4E1O.

Гистидиндекарбоксилаза представляет собой пиридоксаль-зависимую декарбоксилазу группы II , наряду с декарбоксилазой ароматических L-аминокислот и тирозиндекарбоксилазой . HDC экспрессируется в виде полипептида массой 74 кДа, который не является ферментативно функциональным. [8] [9] Только после посттрансляционного процессинга фермент становится активным. Этот процессинг заключается в усечении большей части С-концевой цепи белка , снижая молекулярную массу пептида до 54 кДа.

Гистидиндекарбоксилаза существует в виде гомодимера с несколькими аминокислотами из соответствующей противоположной цепи, стабилизирующей активный сайт HDC . В состоянии покоя HDC, в ПФУ будет ковалентно связан в основаниях Шифф с лизином 305, и стабилизировался на несколько водородных связях в близлежащие аминокислотах аспартат 273, серин 151 и серин противной цепи была 354. [8] HDC содержат несколько областей, которые последовательно и структурно подобен таковым в ряде других пиридоксаль-зависимых декарбоксилаз. [10] Это особенно очевидно ввблизи активного центра лизина 305. [11]

Механизм [ править ]

Механизм декарбоксилирования гистидина HDC с использованием кофактора PLP . [12] Этот механизм похож на многие другие PLP-зависимые карбоксилазы.

HDC декарбоксилирует гистидин с помощью кофактора PLP, первоначально связанного в основании Шиффа с лизином 305. [12] Гистидин инициирует реакцию , замещая лизин 305 и образуя альдимин с PLP. Затем карбоксильная группа гистидина покидает субстрат, образуя диоксид углерода . Это этап, ограничивающий скорость всего процесса, требующий энергии активации 17,6 ккал / моль [13] и соответствующий экспериментальному обороту 1,73 . [14]После декарбоксилирования промежуточный продукт PLP протонируется тирозином 334 из второй субъединицы. Протонирование опосредуется молекулой воды, оно очень быстрое и очень эксергоническое. [13] Наконец, PLP реформирует свое исходное основание Шиффа на лизин 305, и высвобождается гистамин. Этот механизм очень похож на механизмы, используемые другими пиридоксальзависимыми декарбоксилазами. В частности, промежуточный альдимин является общей чертой всех известных PLP-зависимых декарбоксилаз. [15] HDC очень специфичен в отношении своего гистидинового субстрата. [16]

Биологическое значение [ править ]

Гистидиндекарбоксилаза является основным биологическим источником гистамина. Гистамин - важный биогенный амин , регулирующий многие физиологические процессы. Существует четыре различных гистаминовых рецептора , H 1 , H 2 , H 3 и H 4 , [3] каждый из которых имеет различное биологическое значение. H 1 модулирует несколько функций центральной и периферической нервной системы , включая циркадный ритм , температуру тела и аппетит.. [17] Активация H 2 приводит к секреции желудочного сока и расслаблению гладких мышц . [18] [19] Н 3 управляет гистамина оборота по обратной связи ингибирование гистамина синтеза и высвобождения. [20] Наконец, H 4 играет роль в хемотаксисе тучных клеток и продукции цитокинов . [17]

У человека HDC в первую очередь экспрессируется в тучных клетках и базофильных гранулоцитах . Соответственно, эти клетки содержат самые высокие в организме концентрации гранул гистамина . Гистамин, не являющийся тучными клетками, также содержится в головном мозге , где он используется в качестве нейромедиатора . [21]

Запрещение [ править ]

КЖД можно ингибировать с помощью альфа-fluoromethylhistidine и гистидин метилового эфира . [22] [23]

Клиническое значение [ править ]

Антигистаминные препараты - это класс лекарств, предназначенных для уменьшения нежелательных эффектов гистамина в организме. Типичные антигистаминные препараты блокируют определенные гистаминовые рецепторы в зависимости от того, для какой физиологической цели они служат. Например, димедрол ( Бенадрил ™), цели и ингибируют гистаминовые рецепторы H1 , чтобы облегчить симптомы от аллергических реакций . [24] Ингибиторы гистидиндекарбоксилазы предположительно можно использовать в качестве атипичных антигистаминных средств . Тритоквалин , а также различные катехины , такие как эпигаллокатехин-3-галлат , основной компонентзеленый чай , как было показано, воздействует на HDC и гистамин-продуцирующие клетки, снижает уровень гистамина и оказывает противовоспалительное , противоопухолевое и антиангиогенное действие. [25]

Мутации в гене гистидиндекарбоксилазы наблюдались в одной семье с синдромом Туретта (TS) и не считаются причиной большинства случаев TS. [26]

См. Также [ править ]

  • Ароматическая декарбоксилаза L-аминокислот
  • Тирозин декарбоксилаза
  • Декарбоксилирование
  • Гистамин
  • Антигистаминный
  • Пиридоксаль 5'-фосфат
  • Тучная клетка

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эппс HM (1945). «Исследования бактериальных декарбоксилаз аминокислот: 4. l (-) - гистидиндекарбоксилаза из Cl. Welchii типа A» . Биохимический журнал . 39 (1): 42–6. DOI : 10.1042 / bj0390042 . PMC  1258146 . PMID  16747851 .
  2. ^ а б «Энтрез Ген: гистидиндекарбоксилаза» .
  3. ^ a b Шахид, Мохаммад (2009). «Гистамин, гистаминовые рецепторы и их роль в иммуномодуляции: обновленный систематический обзор» (PDF) . Открытый журнал иммунологии . 2 : 9–41. DOI : 10.2174 / 1874226200902010009 .
  4. ↑ Riley WD, Snell EE (октябрь 1968 г.). «Гистидиндекарбоксилаза Lactobacillus 30a. IV. Наличие ковалентно связанного пирувата в качестве простетической группы». Биохимия . 7 (10): 3520–8. DOI : 10.1021 / bi00850a029 . PMID 5681461 . 
  5. ↑ Rosenthaler J, Guirard BM, Chang GW, Snell EE (июль 1965 г.). «Очистка и свойства гистидиндекарбоксилазы из Lactobacillus 30a» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 54 (1): 152–8. DOI : 10.1073 / pnas.54.1.152 . PMC 285813 . PMID 5216347 .  
  6. ^ Кимура В, Такахаши Н, Hokimoto S, Танака Y, Фуджи Т (август 2009 г.). «Индукция генов гистидиндекарбоксилазы Photobacterium damselae subsp. Damselae (формально P. histaminum) при низком pH» . Журнал прикладной микробиологии . 107 (2): 485–97. DOI : 10.1111 / j.1365-2672.2009.04223.x . PMID 19302297 . 
  7. ^ Брюно О, Нгуен ВК, Грос Ж, Бернхайм А, Тибо J (ноябрь 1992). «Получение пробы кДНК гистидиндекарбоксилазы головного мозга крысы (HDC) с помощью ПЦР и отнесение гена HDC человека к хромосоме 15». Генетика человека . 90 (3): 235–8. DOI : 10.1007 / bf00220068 . PMID 1487235 . 
  8. ^ a b c Komori H, Nitta Y, Ueno H, Higuchi Y (август 2012 г.). «Структурное исследование показывает, что Ser-354 определяет субстратную специфичность гистидиндекарбоксилазы человека» . Журнал биологической химии . 287 (34): 29175–83. DOI : 10.1074 / jbc.M112.381897 . PMC 3436558 . PMID 22767596 .  
  9. Перейти ↑ Nitta, Yoko (2010). «Экспрессия рекомбинантной гистидиндекарбоксилазы человека с полноразмерными и усеченными с С-конца формами в дрожжевых и бактериальных клетках» (PDF) . J. Biol. Макромол . 10 .
  10. ^ Джексон, Ф. Роб (1990-10-01). «Прокариотические и эукариотические пиридоксаль-зависимые декарбоксилазы гомологичны». Журнал молекулярной эволюции . 31 (4): 325–329. DOI : 10.1007 / BF02101126 . ISSN 0022-2844 . 
  11. ^ Sandmeier E, Hale Т.И., Крестят P (май 1994). «Множественное эволюционное происхождение пиридоксаль-5'-фосфат-зависимых декарбоксилаз аминокислот» . Европейский журнал биохимии . 221 (3): 997–1002. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1994.tb18816.x . PMID 8181483 . 
  12. ↑ a b Wu F, Yu J, Gehring H (март 2008 г.). «Ингибирующие и структурные исследования новых аналогов кофермента-субстрата гистидиндекарбоксилазы человека» . Журнал FASEB . 22 (3): 890–7. DOI : 10,1096 / fj.07-9566com . PMID 17965265 . 
  13. ^ a b Фернандес HS, Рамос MJ, Cerqueira NM (июль 2017 г.). «Каталитический механизм пиридоксаль-5'-фосфат-зависимого фермента, гистидин-декарбоксилазы: компьютерное исследование». Химия . 23 (38): 9162–9173. DOI : 10.1002 / chem.201701375 . PMID 28613002 . 
  14. ^ Komori H, Нитта Y, Уэно H, Хигути Y (август 2012). «Структурное исследование показывает, что Ser-354 определяет субстратную специфичность гистидиндекарбоксилазы человека» . Журнал биологической химии . 287 (34): 29175–83. DOI : 10,1074 / jbc.m112.381897 . PMC 3436558 . PMID 22767596 .  
  15. ^ "Пиридоксальфосфат-зависимая декарбоксилаза" . ИнтерПро .
  16. ↑ Toney MD (январь 2005 г.). «Специфичность реакции пиридоксальфосфатных ферментов». Архивы биохимии и биофизики . Выделите вопрос о ферментных механизмах. 433 (1): 279–87. DOI : 10.1016 / j.abb.2004.09.037 . PMID 15581583 . 
  17. ^ a b Панула П., Чазот П.Л., Коварт М., Гутцмер Р., Леурс Р., Лю В.Л., Старк Г., Турмонд Р.Л., Хаас Г.Л. (июль 2015 г.). "Международный союз фундаментальной и клинической фармакологии. XCVIII. Гистаминовые рецепторы" . Фармакологические обзоры . 67 (3): 601–55. DOI : 10,1124 / pr.114.010249 . PMC 4485016 . PMID 26084539 .  
  18. ^ Canonica GW, Blaiss M (февраль 2011). «Антигистаминные, противовоспалительные и противоаллергические свойства неседативного антигистаминного препарата второго поколения дезлоратадина: обзор доказательств» . Журнал Всемирной организации аллергии . 4 (2): 47–53. DOI : 10.1097 / WOX.0b013e3182093e19 . PMC 3500039 . PMID 23268457 .  
  19. ^ Хилл, SJ (1997). «Классификация гистаминовых рецепторов» . Фармакологические обзоры . 49 : 253–278 - через ASPET.
  20. ↑ West RE, Zweig A, Shih NY, Siegel MI, Egan RW, Clark MA (ноябрь 1990). «Идентификация двух подтипов H3-гистаминовых рецепторов». Молекулярная фармакология . 38 (5): 610–3. PMID 2172771 . 
  21. ^ Бландина P, Munari L, Provensi G, Passani MB (2012-01-01). «Гистаминовые нейроны в туберомамиллярном ядре: целый центр или отдельные субпопуляции?» . Границы системной нейробиологии . 6 : 33. DOI : 10,3389 / fnsys.2012.00033 . PMC 3343474 . PMID 22586376 .  
  22. ↑ Август Т.Ф., Муссон Д.Г., Хван СС, Дагган Д.Е., Гук К.Ф., Роман И.Дж., Фергюсон Р.Дж., Бейн В.Ф. (август 1985 г.). «Биоанализ и утилизация альфа-фторметилгистидина, нового ингибитора гистидиндекарбоксилазы». Журнал фармацевтических наук . 74 (8): 871–5. DOI : 10.1002 / jps.2600740814 . PMID 4032273 . 
  23. Перейти ↑ Lane RS, Manning JM, Snell EE (сентябрь 1976 г.). «Гистидиндекарбоксилаза Lactobacillus 30a: инактивация и мечение активных сайтов метиловым эфиром L-гистидина». Биохимия . 15 (19): 4180–5. DOI : 10.1021 / bi00664a008 . PMID 963031 . 
  24. ^ "Дифенгидрамин гидрохлорид" . Drugs.com .
  25. ^ Мельгарехо E, Медина М. Санчес-Хименес F, Urdiales JL (сентябрь 2010). «Нацеливание на клетки, продуцирующие гистамин, с помощью EGCG: зеленый дротик против воспаления?». Журнал физиологии и биохимии . 66 (3): 265–70. DOI : 10.1007 / s13105-010-0033-7 . PMID 20652470 . 
  26. ^ «Онлайн Менделирующее наследование в человеке: гистидиндекарбоксилаза» .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Need AC, Keefe RS, Ge D, Grossman I., Dickson S, McEvoy JP, Goldstein DB (июль 2009 г.). «Фармакогенетика антипсихотического ответа в исследовании CATIE: анализ генов-кандидатов» . Европейский журнал генетики человека . 17 (7): 946–57. DOI : 10.1038 / ejhg.2008.264 . PMC  2986499 . PMID  19156168 .
  • Мазини Е., Фабброни В., Джаннини Л., Ванначчи А., Мессерини Л., Перна Ф., Кортезини С., Чианки Ф. (апрель 2005 г.). «Повышение регуляции гистамина и гистидиндекарбоксилазы при колоректальном раке: корреляция со стадией опухоли» (PDF) . Исследование воспаления . 54 Дополнение 1: S80–1. DOI : 10.1007 / s00011-004-0437-3 . hdl : 2158/762726 . PMID  15928846 .
  • Ли З, Лю Дж, Тан Ф, Лю И, Уолдум Х. Л., Цуй Дж. (Декабрь 2008 г.). «Экспрессия гистидиндекарбоксилазы немачтовых клеток в микрососудах, ассоциированных с опухолью, при плоскоклеточном раке пищевода человека». АПМИС . 116 (12): 1034–42. DOI : 10.1111 / j.1600-0463.2008.01048.x . PMID  19133005 .
  • Szafranski K, Schindler S, Taudien S, Hiller M, Huse K, Jahn N, Schreiber S, Backofen R, Platzer M (2007). «Нарушение правил сплайсинга: динуклеотиды TG функционируют как альтернативные 3'-сайты сплайсинга в U2-зависимых интронах» . Геномная биология . 8 (8): R154. DOI : 10.1186 / GB-2007-8-8-R154 . PMC  2374985 . PMID  17672918 .
  • Ай В., Лю И., Ланглуа М., Ван Т.С. (март 2004 г.). «Kruppel-подобный фактор 4 (KLF4) подавляет экспрессию гена гистидиндекарбоксилазы через расположенный выше сайт Sp1 и нижестоящие элементы, реагирующие на гастрин» . Журнал биологической химии . 279 (10): 8684–93. DOI : 10.1074 / jbc.M308278200 . PMID  14670968 .
  • Райчоудхури Р., Флеминг СП, Маклафлин Дж. Т., Булитта С.Дж., Ван Т.С. (октябрь 2002 г.). «Идентификация и характеристика третьего элемента ответа гастрина (GAS-RE3) в промоторе гена гистидиндекарбоксилазы человека». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 297 (5): 1089–95. DOI : 10.1016 / S0006-291X (02) 02345-8 . PMID  12372397 .
  • Кимура К., Вакамацу А., Судзуки И., Ота Т., Нисикава Т., Ямасита Р., Ямамото Дж., Секин М., Цуритани К., Вакагури Х., Исии С., Сугияма Т., Сайто К., Исоно Й, Ирие Р., Кусида Н., Йонеяма Т. , Otsuka R, Kanda K, Yokoi T, Kondo H, Wagatsuma M, Murakawa K, Ishida S, Ishibashi T, Takahashi-Fujii A, Tanase T, Nagai K, Kikuchi H, Nakai K, Isogai T, Sugano S (январь 2006 г. ). «Диверсификация транскрипционной модуляции: широкомасштабная идентификация и характеристика предполагаемых альтернативных промоторов генов человека» . Геномные исследования . 16 (1): 55–65. DOI : 10.1101 / gr.4039406 . PMC  1356129 . PMID  16344560 .
  • Скёльдберг Ф., Портела-Гомес Г.М., Гримелиус Л., Нильссон Дж., Перхеентупа Дж., Беттерле С., Хусебай Е.С., Густафссон Дж., Рённблом А., Рорсман Ф., Кампе О. (апрель 2003 г.). «Гистидиндекарбоксилаза, пиридоксальфосфат-зависимый фермент, является аутоантигеном энтерохромаффиноподобных клеток желудка» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 88 (4): 1445–52. DOI : 10.1210 / jc.2002-021761 . PMID  12679420 .
  • Brew O, Lakasing L, Sullivan M (2007). «Дифференциальная активность гистидиндекарбоксилазы в нормальной и преэкламптической плаценте». Плацента . 28 (5–6): 585–7. DOI : 10.1016 / j.placenta.2006.05.003 . PMID  16822545 .
  • Чжан Ф., Сюн Д.Х., Ван В., Шен Х., Сяо П., Ян Ф., Рекер Р.Р., Дэн Х.В. (октябрь 2006 г.). «Полиморфизм гена HDC связан с возрастом наступления естественной менопаузы у кавказских женщин» . Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 348 (4): 1378–82. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2006.08.008 . PMC  1803761 . PMID  16919600 .
  • Типпенс А.С., Gruetter CA (июнь 2004 г.). «Обнаружение мРНК гистидиндекарбоксилазы в гладких мышцах сосудов человека и эндотелиальных клетках». Исследование воспаления . 53 (6): 215–6. DOI : 10.1007 / s00011-004-1252-6 . PMID  15167966 .
  • Сизен С.Л., Бонт Л., Ходемакерс Х.М., Эрмерс М.Дж., Дорнбос Дж., Вант Слот Р., Вейменга С., Хаувелинген ХК, Кимпен Д.Л., Кимман Т.Г., Хоби Б., Янссен Р. (апрель 2009 г.). «Генетическая предрасположенность к респираторно-синцитиальному вирусному бронхиолиту у недоношенных детей связана с генами ремоделирования дыхательных путей и генами врожденного иммунитета». Журнал детских инфекционных болезней . 28 (4): 333–5. DOI : 10,1097 / INF.0b013e31818e2aa9 . PMID  19258923 .
  • Морган Т.К., Монтгомери К., Мейсон В., Западный РБ, Ван Л., ван де Рейн М., Хиггинс Дж. П. (июль 2006 г.). «Повышение экспрессии гистидиндекарбоксилазы в поверхностных корковых нефронах во время беременности у мышей и женщин» . Kidney International . 70 (2): 306–14. DOI : 10.1038 / sj.ki.5001553 . PMID  16760908 .
  • Пападопулу Н., Калогеромитрос Д., Стаурианеас Н.Г., Тиблалекси Д., Теохаридес ТК (ноябрь 2005 г.). «Экспрессия рецептора-1 рилизинг-гормона кортикотропина и гистидиндекарбоксилазы при хронической крапивнице». Журнал следственной дерматологии . 125 (5): 952–5. DOI : 10.1111 / j.0022-202X.2005.23913.x . PMID  16297195 .
  • Янссен Р., Бонт Л., Сизен С.Л., Ходемакерс Х.М., Эрмерс М.Дж., Дорнбос Г., ван 'т Слот Р., Вейменга С., Гоеман Дж. Дж., Кимпен Дж. Л., ван Хаувелинген Х.С., Кимман Т.Г., Хоби Б. (сентябрь 2007 г.). «Генетическая предрасположенность к респираторно-синцитиальному вирусному бронхиолиту преимущественно связана с генами врожденного иммунитета». Журнал инфекционных болезней . 196 (6): 826–34. DOI : 10.1086 / 520886 . PMID  17703412 .
  • Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, Derge JG, Klausner RD, Collins FS, et al. (Декабрь 2002 г.). «Создание и первоначальный анализ более 15 000 полноразмерных последовательностей кДНК человека и мыши» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (26): 16899–903. DOI : 10.1073 / pnas.242603899 . PMC  139241 . PMID  12477932 .
  • Aichberger KJ, Mayerhofer M, Vales A, Krauth MT, Gleixner KV, Bilban M, Esterbauer H, Sonneck K, Florian S, Derdak S, Pickl WF, Agis H, Falus A, Sillaber C, Valent P (ноябрь 2006 г.). «Связанный с ХМЛ онкопротеин BCR / ABL индуцирует экспрессию гистидиндекарбоксилазы (HDC) и синтез гистамина в лейкозных клетках» . Кровь . 108 (10): 3538–47. DOI : 10.1182 / кровь-2005-12-028456 . PMID  16849647 .
  • Ли Дж.К., Ким Х.Т., Чо С.М., Ким К.Х., Джин Х.Дж., Рю ГМ, О Би, Пак Си, Кимм К., Чо С.А., Чон С.К., Ким С., Ин SM, Ли Джи, Джо И. «Характеристика 458 однонуклеотидных полиморфизмов генов-кандидатов болезней в корейской популяции» . Журнал генетики человека . 48 (5): 213–6. DOI : 10.1007 / s10038-003-0011-9 . PMID  12768436 .
  • Jeong HJ, Moon PD, Kim SJ, Seo JU, Kang TH, Kim JJ, Kang IC, Um JY, Kim HM, Hong SH (апрель 2009 г.). «Активация индуцируемого гипоксией фактора-1 регулирует экспрессию гистидиндекарбоксилазы человека». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 66 (7): 1309–19. DOI : 10.1007 / s00018-009-9001-1 . PMID  19266161 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Гистидин + декарбоксилаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , который находится в общественном достоянии .