Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
L-аминокислотная оксидаза
Идентификаторы
ЕС нет.1.4.3.2
№ CAS9000-89-9
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

В энзимологии , L-аминокислота - оксидаза (LAAO) ( ЕС 1.4.3.2 ) представляет собой фермент , который катализирует в химическую реакцию

L-аминокислота + H 2 O + O 2 2-оксокислота + NH 3 + H 2 O 2

Фермент был впервые описан в 1944 г. А. Целлером и А. Марицем. [1] LAAO довольно сильно различаются не только по молекулярной массе, но и по стабильности. [2] Аналогичным образом, этот фермент выполняет множество биологических активностей, включая индукцию апоптоза, индукцию отека , кровотечение и ингибирование или индукцию агрегации тромбоцитов . [3]

Как следует из названия семейства, LAAO представляют собой флавоэнзимы, которые действуют, чтобы катализировать стереоспецифическое окислительное дезаминирование L- аминокислоты . [4] Тремя субстратами ферментативной реакции являются L- аминокислота , вода и кислород , тогда как тремя продуктами являются соответствующие α- кетокислота (2-оксокислота), аммиак и перекись водорода . Одним из примеров действия фермента является превращение L-аланина в пировиноградную кислоту. (2-оксопропановая кислота), как показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Реакция L-аланина с оксидазой L-аминокислоты

Изобилие [ править ]

Змеиный яд [ править ]

Хотя LAAO присутствуют во множестве эукариотических и прокариотических организмов [5], змеиный яд является особенно богатым источником фермента, и предполагается, что LAAO оказывает токсическое действие при отравлении. [3] [6] [7] LAAO, очищенные от ядов различных видов змей, оказались лучшими претендентами на исследование этого нового семейства ферментов. [8] В большинстве случаев в отношении семейств змей, таких как Viperidae , Crotalidae и Elapidae , было установлено, что змеиный яд-LAAO (sv-LAAO) составляет около 1-9% от общего количества белка. [9]

Структура [ править ]

Сообщается, что большинство sv-LAAO являются гомодимерами с множеством субъединиц, которые имеют молекулярную массу около 50–70 кДа [6], а взаимодействие между субъединицами происходит посредством нековалентных взаимодействий. Sv-LAAO присутствуют в кислой, основной и нейтральной формах белка. [6] Исследования, изучающие рентгеновские кристаллические структуры, подтвердили, что sv-LAAO часто обнаруживаются в виде функциональных димеров, каждый из которых имеет три домена. Эти три домена представляют собой сайт связывания субстрата, сайт связывания FAD и спиральный домен. [8]Было установлено, что сайт связывания субстрата фермента находится в основании длинной воронки, которая простирается на 25 Å от поверхности внутрь белка. [8] Также было определено, что простетическая группа FAD глубоко укоренилась в структуре фермента, что делает возможным всепроникающее взаимодействие как с соседними атомами, так и с консервативными молекулами воды. [8] Кроме того, этот флавин отработанного протезной группы был классифицирован как обеспечение змеиного яда с его типичными темно - желтым окрашиванием, который показан на рисунке 2. [10]

Одна необычная характеристика, описанная для sv-LAAO, касается свойств белка по инактивации холода и реактивации тепла. [11] Таким образом, большинство sv-LAAO считаются термолабильными ферментами. [9]

Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктаз , особенно тех, которые действуют на группу доноров CH-NH 2 с кислородом в качестве акцептора. Систематическое название данного фермента класс L-аминокислота: кислород оксидоредуктаза (дезаминирующая) . Этот фермент также называют офио-аминокислотной оксидазой . По состоянию на конец 2007 г. было решено 11 структур для этого класса ферментов с кодами доступа PDB 1F8R , 1F8S , 1REO , 1TDK , 1TDN , 1TDO , 2IID , 2JAE , 2JB1., 2JB2 и 2JB3 .

Биологическая функция [ править ]

Специфика [ править ]

Были изучены специфические активности sv-LAAO с различными L-аминокислотами. Многие исследования показывают, что ряд sv-LAAO демонстрируют предпочтение гидрофобных L-аминокислот в качестве субстратов. [12] Например, результаты показали, что большинство sv-LAAO демонстрируют относительно высокую специфичность в отношении гидрофобных аминокислот, таких как L- Met , L- Leu и L- Ile, в дополнение к ароматическим аминокислотам, таким как L- Phe и L- Трп . [8] [13]

Деятельность [ править ]

Этот фермент участвует в 8 метаболических путях : метаболизм аланина и аспартата, метаболизм метионина , разложение валина , лейцина и изолейцина , метаболизм тирозина, метаболизм фенилаланина, метаболизм триптофана , биосинтез фенилаланина , тирозина и триптофана и биосинтез алкалоидов . В нем используется один кофактор , динуклеотид флавинаденин.(FAD). Фермент связывается с FAD на первой стадии каталитического процесса, тем самым восстанавливая FAD до FADH 2 . FAD регенерируется из FADH 2 путем окисления в результате восстановления O 2 до H 2 O 2 . Механизм протекает через окислительное дезаминирование L-аминокислоты, которое дает промежуточное соединение иминокислоты . После гидролиза промежуточного продукта фермент успешно дает 2-оксокислоту, как показано на схеме 1. [8]

Схема 1: Общая схема ферментативной реакции для оксидазы L-аминокислоты

Были обнаружены различные биологические активности изолированных sv-LAAO, включая цитотоксическую , антибактериальную , противовирусную и противопаразитарную активности, а также эффекты агрегации тромбоцитов . [14] Эти активности можно определить по способности фермента вызывать окислительный стресс , образуя кислородные радикалы и перекись водорода . [15] Конкретный механизм действия sv-LAAO с точки зрения агрегации тромбоцитов был определен менее ясно, потому что известно, что некоторые sv-LAAO создают агрегаты, а некоторые, как известно, являются антиагрегационными факторами. [16]

В недавних исследованиях было показано, что LAAO были выделены из выделений кожи и / или слизистых жабр морского окуня, большого бычка и камбалы. [17] Было установлено, что присутствие этих ферментов является уникальным типом антибактериального белка для внешней защиты, используемой некоторыми видами рыб.

Образование перекиси водорода [ править ]

Примечательно, что из-за его потенциала в отношении соответствующих антимикробных , противоопухолевых клеток и / или потребления аминокислот интерес к исследованию sv-LAAO начал расти. [7] Многие авторы исследовали механизм антибактериального действия sv-LAAO. Хорошо известно, что sv-LAAO убивает и разрушает бактерии с помощью H 2 O 2, который образуется в результате реакции окисления, происходящей в окружающей среде. [7]

В одном тематическом исследовании сообщалось, что sv-LAAO (выделенный из яда C. durissus cascavella ) вызывал разрыв мембран бактерий , способствуя экстравазации или утечке плазматического содержимого из клеточной структуры. Они утверждали, что количество образовавшейся перекиси водорода было достаточным для подавления роста бактерий, и что способность фермента связываться с бактериальными мембранами не важна для его антибактериальной активности. [18]

Актуальность болезни [ править ]

Сердечно-сосудистые заболевания [ править ]

Сердечно-сосудистые заболевания могут проявляться во многих различных формах, от кардиомиопатии до заболеваний периферических артерий , и болезни сердца остаются ключевой угрозой для здоровья человека. Несмотря на то, что существуют средства терапии как для предотвращения, так и для лечения сердечно-сосудистых заболеваний , многие лекарства недоступны для клинического использования из-за серьезных побочных эффектов в дополнение к высоким уровням токсичности. [9] Однако за последнее десятилетие sv-LAAO показали многообещающее влияние на агрегацию тромбоцитов . Было высказано предположение, что перекись водорода, как полагают, играет важную роль в отношении способности ферментов как вызывать, так и предотвращать эту агрегацию тромбоцитов . [9] Обладая этими знаниями, кажется, что sv-LAAO могут быть оценены как потенциальные терапевтические средства для лечения сердечно-сосудистых заболеваний из-за их биологической активности.

Патология, вызванная ядом [ править ]

Вследствие многочисленных активностей, в которых участвует фермент, можно сделать вывод, что, вероятно, существует некоторая ферментативная функция, относящаяся к сложной сети активностей токсинов яда. [4] Однако роль sv-LAAO в патологии, вызванной ядом, не получила достаточной оценки.

Эволюция [ править ]

Было высказано предположение, что благодаря своим антибактериальным свойствам sv-LAAO частично ответственны за поддержание и стабилизацию как яда, так и ядовитой железы у видов змей. [4]

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Zeller A, Maritz A (1944). «Uber eine neue L-аминозавр-оксидаза». Helv. Чим. Acta . 27 : 1888–1903. DOI : 10.1002 / hlca.194402701241 .
  2. ^ Ciscotto P, Мачадо де Авила Р.А., Коэльо Е.А., Оливейра J, Diniz CG, Farías Л.М., де Карвальо М.А., Мария WS, Sanchez EF, Borges А, Чавесу Olórtegui C (март 2009 г.). «Антигенные, микробицидные и противопаразитарные свойства оксидазы 1-аминокислот, выделенной из яда змеи Bothrops jararaca». Токсикон . 53 (3): 330–41. DOI : 10.1016 / j.toxicon.2008.12.004 . PMID 19101583 . 
  3. ^ а б Ли Ли М., Чунг И., Йи Фунг С., Кантимати М.С., Хун Тан Н. (апрель 2014 г.). «Антипролиферативная активность оксидазы L-аминокислоты яда королевской кобры (Ophiophagus hannah)» . Фундаментальная и клиническая фармакология и токсикология . 114 (4): 336–43. DOI : 10.1111 / bcpt.12155 . PMID 24118879 . S2CID 25067549 .  
  4. ^ a b c Fox JW (февраль 2013 г.). «Краткий обзор научной истории нескольких менее известных белков змеиного яда: оксидаз l-аминокислот, гиалуронидаз и фосфодиэстераз». Токсикон . 62 : 75–82. DOI : 10.1016 / j.toxicon.2012.09.009 . PMID 23010165 . 
  5. Перейти ↑ Mitra J, Bhattacharyya D (2013). «Необратимая инактивация оксидазы l-аминокислот змеиного яда путем ковалентной модификации во время катализа l-пропаргилглицина» . FEBS Open Bio . 3 : 135–43. DOI : 10.1016 / j.fob.2013.01.010 . PMC 3668516 . PMID 23772385 .  
  6. ^ a b c Du XY, Клеметсон KJ (июнь 2002 г.). «Оксидазы L-аминокислот змеиного яда». Токсикон . 40 (6): 659–65. DOI : 10.1016 / s0041-0101 (02) 00102-2 . PMID 12175601 . 
  7. ^ a b c Ли ML, Тан NH, Fung SY, Sekaran SD (март 2011 г.). «Антибактериальное действие термостойкой формы оксидазы L-аминокислот, выделенной из яда королевской кобры (Ophiophagus hannah)». Сравнительная биохимия и физиология. Токсикология и фармакология . 153 (2): 237–42. DOI : 10.1016 / j.cbpc.2010.11.001 . PMID 21059402 . 
  8. ^ a b c d e f Pawelek PD, Cheah J, Coulombe R, Macheroux P, Ghisla S, Vrielink A (август 2000 г.). «Структура оксидазы L-аминокислот показывает траекторию субстрата в энантиомерно консервативный активный центр» . Журнал EMBO . 19 (16): 4204–15. DOI : 10.1093 / emboj / 19.16.4204 . PMC 302035 . PMID 10944103 .  
  9. ^ а б в г Го Ц., Лю С., Яо Ю., Чжан Ц., Сунь М.З. (сентябрь 2012 г.). "Исследование последнего десятилетия оксидазы L-аминокислот змеиного яда". Токсикон . 60 (3): 302–11. DOI : 10.1016 / j.toxicon.2012.05.001 . PMID 22579637 . 
  10. ^ Ребенок J, Sheeja RS, Джеевита М.В., Ajisha SU (2011). «Фармакологические эффекты оксидазы L-аминокислот змеиного яда». Международный журнал исследований аюрведы и фармации . 2 (1): 114–120.
  11. ^ Curti В, Масси В, Zmudka М (май 1968 г.). «Инактивация оксидазы L-аминокислот змеиного яда путем замораживания». Журнал биологической химии . 243 (9): 2306–14. PMID 4967582 . 
  12. ^ Ponnudurai G, Chung MC, Tan NH (сентябрь 1994). «Очистка и свойства оксидазы L-аминокислот из яда малайской гадюки (Calloselasma rhodostoma)». Архивы биохимии и биофизики . 313 (2): 373–8. DOI : 10.1006 / abbi.1994.1401 . PMID 8080286 . 
  13. ↑ Wei XL, Wei JF, Li T, Qiao LY, Liu YL, Huang T, He SH (декабрь 2007 г.). «Очистка, характеристика и сильная активность при поражении легких L-аминокислотной оксидазой из змеиного яда Agkistrodon blomhoffii ussurensis». Токсикон . 50 (8): 1126–39. DOI : 10.1016 / j.toxicon.2007.07.022 . PMID 17854853 . 
  14. ^ Zuliani JP, Kayano AM, Zaqueo KD, Нето AC, Сампайо С.В., Соарес А.М., Stabeli RG (2009). «Оксидазы L-аминокислот змеиного яда: некоторые соображения об их функциональной характеристике». Буквы о белках и пептидах . 16 (8): 908–12. DOI : 10.2174 / 092986609788923347 . PMID 19689417 . 
  15. ^ Самел М., Тынисмяги К., Рённхольм Г., Вия Х, Сиигур Дж., Калккинен Н., Сиигур Е. (апрель 2008 г.). «L-аминокислотная оксидаза из яда Naja naja oxiana». Сравнительная биохимия и физиология. Часть B, Биохимия и молекулярная биология . 149 (4): 572–80. DOI : 10.1016 / j.cbpb.2007.11.008 . PMID 18294891 . 
  16. ↑ Li ZY, Yu TF, Lian EC (ноябрь 1994 г.). «Очистка и характеристика оксидазы L-аминокислот из яда королевской кобры (Ophiophagus hannah) и ее влияние на агрегацию тромбоцитов человека». Токсикон . 32 (11): 1349–58. DOI : 10.1016 / 0041-0101 (94) 90407-3 . PMID 7886693 . 
  17. ^ Китани Y, Ishida M, Ишизаки S, Nagashima Y (декабрь 2010). «Открытие сывороточной L-аминокислотной оксидазы у морского морского окуня Sebastes schlegeli: выделение и биохимическая характеристика». Сравнительная биохимия и физиология. Часть B, Биохимия и молекулярная биология . 157 (4): 351–6. DOI : 10.1016 / j.cbpb.2010.08.006 . PMID 20728563 . 
  18. ↑ Toyama MH, Toyama D, Passero LF, Laurenti MD, Corbett CE, Tomokane TY, Fonseca FV, Antunes E, Joazeiro PP, Beriam LO, Martins MA, Monteiro HS, Fonteles MC (январь 2006). «Выделение новой оксидазы L-аминокислоты из яда Crotalus durissus cascavella». Токсикон . 47 (1): 47–57. DOI : 10.1016 / j.toxicon.2005.09.008 . PMID 16307769 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Мейстер А., Велнер Д. (1963). «Флавопротеин-аминокислотная оксидаза». В Boyer PD, Lardy H, Myrbäck K (ред.). Ферменты . 7 (2-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press. С. 609–648.
  • Веллнер Д., Мейстер А. (июль 1960 г.). «Кристаллическая L-аминокислотная оксидаза Crotalus adamanteus». Журнал биологической химии . 235 : 2013–8. PMID  13843884 .

См. Также [ править ]

  • Змеиный яд
  • Оксидоредуктаза
  • Окислительное дезаминирование
  • Оксидаза D-аминокислот