Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с пролил-4-гидроксилазы )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Проколлаген-пролиндиоксигеназа
Альфа-субъединицы пролилгидроксилазы.png
Альфа-субъединицы проколлаген-пролиндиоксигеназы. Изображение показывает область связывания субстрата (оранжевый) и бороздку связывания остатков тирозина (желтый).
Идентификаторы
ЕС нет.1.14.11.2
№ CAS9028-06-2
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

Проколлаген-пролиндиоксигеназа , широко известная как пролилгидроксилаза , является членом класса ферментов, известных как альфа-кетоглутарат-зависимые гидроксилазы . Эти ферменты катализируют включение кислорода в органические субстраты по механизму, который требует альфа-кетоглутаровой кислоты , Fe 2+ и аскорбата . [1] [2] Этот конкретный фермент катализирует образование (2 S , 4 R ) -4-гидроксипролина , соединения, которое представляет собой наиболее распространенную посттрансляционную модификацию в организме человека.протеом . [3]

Ферментный механизм [ править ]

Проколлаген-пролиндиоксигеназа катализирует следующую реакцию:

L-пролин + 2-оксоглутарат + O 2 → (2 S , 4 R ) -4-гидроксипролин + сукцинат + CO 2

Механизм реакции похож на других диоксигеназ, и происходит в две стадии: [3] В первом, высокой реакционной способностью Fe (IV) , = O видов производится. Молекулярный кислород связан концами в аксиальном положении, образуя дикислородную единицу. Нуклеофильная атака на C2 приводит к образованию тетраэдрического интермедиата с потерей двойной связи в дикислородной единице и связями с железом и альфа-углеродом 2-оксоглутарата. Последующее удаление CO 2 совпадает с образованием частиц Fe (IV) = O. Второй этап включает в себя абстракцию про - R атома водорода от С-4 из пролина подложки с последующим радикаломкомбинация, которая дает гидроксипролин. [4]

Вследствие механизма реакции одна молекула 2-оксоглутарата декарбоксилируется с образованием сукцината. Этот сукцинат гидролизуется и заменяется другим 2-оксоглутаратом после каждой реакции, и был сделан вывод, что в присутствии 2-оксоглутарата связанный с ферментом Fe 2+ быстро превращается в Fe 3+ , что приводит к инактивации фермента. [5] Аскорбат используется в качестве кофактора для восстановления Fe 3+ до Fe 2+ . [6]

Структура фермента [ править ]

Более пристальный взгляд на субстрат-связывающий домен пролилгидроксилазы. Остатки тирозина, образующие связующую бороздку, отображаются желтым цветом.

Пролилгидроксилаза представляет собой тетрамер с 2 уникальными субъединицами. [7] Субъединица α составляет 59 кДа и отвечает как за связывание пептида, так и за каталитическую активность. [8] Пептид-связывающий домен охватывает остатки 140-215 α-субъединицы [9] и состоит из вогнутой поверхности, выстланной множеством остатков тирозина, которые благоприятно взаимодействуют с богатым пролином субстратом. Активный сайт состоит из Fe2 + связан с двумя гистидиновых остатками и одного аспартатами остатка, характеристикой общего большинства 2-оксоглутарат-зависимыми диоксигеназами. Β-субъединица 55 кДа отвечает за локализацию фермента изадержка в эндоплазматической сети . [10] Эта субъединица идентична ферменту, известному как протеиндисульфидизомераза . [11]

Биологическая функция [ править ]

Пролилгидроксилаза катализирует образование гидроксипролина, который является наиболее распространенной посттрансляционной модификацией в организме человека. [ необходима цитата ] Модификация оказывает значительное влияние на стабильность коллагена , основной соединительной ткани человеческого тела. [12] В частности, гидроксилирование увеличивает температуру плавления (T m ) спирального коллагена на 16 ° C по сравнению с негидроксилированным коллагеном [13], что позволяет белку быть стабильным при температуре тела.

Фермент специфически действует на пролин, содержащийся в мотиве X-Pro-Gly, где Pro - это пролин. Из-за такого специфического для мотивов поведения фермент также действует на другие белки, содержащие ту же последовательность. Такие белки включают C1q , [14] эластины , [15] PrP , [16] Argonaute 2 , [17] и конотоксины , [18] среди других.

Актуальность болезни [ править ]

Поскольку пролилгидроксилазе требуется аскорбат в качестве кофактора для функционирования [5], его отсутствие ставит под угрозу активность фермента. В результате сниженное гидроксилирование приводит к заболеванию, известному как цинга . Поскольку стабильность коллагена у пациентов с цингой нарушена, симптомы включают ослабление кровеносных сосудов, вызывающее пурпуру , петехии и кровоточивость десен.

Фактор, индуцируемый гипоксией (HIF), представляет собой эволюционно законсервированный фактор транскрипции [19], который позволяет клетке физиологически реагировать на снижение содержания кислорода. [20] Идентифицирован класс пролилгидроксилаз, которые специфически действуют на HIF; [21] гидроксилирование HIF позволяет расщеплять белок. [21] HIF - пролил-гидроксилазы была мишенью различных ингибиторов , которые направлены , чтобы лечить инсульт , [22] болезнь почек, [23] ишемию , [24] анемия , [25] и другие важные заболевания.

Альтернативные имена [ править ]

  • Протоколлаген гидроксилаза
  • Пролилгидроксилаза
  • Пролил 4-гидроксилаза
  • Протоколлагенпролилгидроксилаза

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Smith TG, Talbot NP (апрель 2010 г.). «Пролилгидроксилазы и терапевтические средства». Антиоксиданты и редокс-сигналы . 12 (4): 431–3. DOI : 10.1089 / ars.2009.2901 . PMID  19761407 .
  2. ^ Hutton JJ, Trappel AL, Udenfriend S (июль 1966). «Требования к альфа-кетоглутарату, иону двухвалентного железа и аскорбату для пролингидроксилазы коллагена». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 24 (2): 179–84. DOI : 10.1016 / 0006-291x (66) 90716-9 . PMID 5965224 . 
  3. ^ a b Горрес К.Л., Рейнс RT (апрель 2010 г.). «Пролил-4-гидроксилаза» . Критические обзоры в биохимии и молекулярной биологии . 45 (2): 106–24. DOI : 10.3109 / 10409231003627991 . PMC 2841224 . PMID 20199358 .  
  4. ^ Фуджита У, Готлиб А, Peterkofsky В, Udenfriend S, Witkop В (1964). «Получение цис- и транс-4-H3-L-пролинов и их использование в изучении механизма ферментативного гидроксилирования в куриных эмбрионах». Журнал Американского химического общества . 86 (21): 4709–4716. DOI : 10.1021 / ja01075a036 .
  5. ↑ a b de Jong L, Albracht SP, Kemp A (июнь 1982 г.). «Активность пролил-4-гидроксилазы в отношении степени окисления ферментно-связанного железа. Роль аскорбата в гидроксилировании пептидилпролина». Biochimica et Biophysica Acta . 704 (2): 326–32. DOI : 10.1016 / 0167-4838 (82) 90162-5 . PMID 6285984 . 
  6. Перейти ↑ De Jong L, Kemp A (май 1984). «Стоихейометрия и кинетика частичной реакции пролил-4-гидроксилазы». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 787 (1): 105–11. DOI : 10.1016 / 0167-4838 (84) 90113-4 . PMID 6326839 . 
  7. ^ Berg RA, Prockop DJ (февраль 1973). «Очистка на аффинной колонке пролингидроксилазы протоколлагена из куриных эмбрионов и дальнейшая характеристика фермента» . Журнал биологической химии . 248 (4): 1175–82. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (19) 44278-6 . PMID 4346946 . 
  8. ^ Helaakoski T, Vuori K, Мюллюль R, Kivirikko К.И., Пихлаянией T (июнь 1989). «Молекулярное клонирование альфа-субъединицы человеческой пролил-4-гидроксилазы: полная аминокислотная последовательность, полученная из кДНК, и доказательства альтернативного сплайсинга транскриптов РНК» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (12): 4392–6. Bibcode : 1989PNAS ... 86.4392H . DOI : 10.1073 / pnas.86.12.4392 . PMC 287275 . PMID 2543975 .  
  9. ^ Пеккала М, Hieta R, Bergmann U, Kivirikko К.И., Wierenga Р.К., Myllyharju J (декабрь 2004 г.). «Пептид-субстрат-связывающий домен коллаген-пролил-4-гидроксилаз представляет собой тетратрикопептидный повторяющийся домен с функциональными ароматическими остатками» . Журнал биологической химии . 279 (50): 52255–61. DOI : 10.1074 / jbc.M410007200 . PMID 15456751 . 
  10. ^ Вуори К, Т Пихлаяниого, Мюллюль R, Kivirikko КИЙ (ноябрь 1992 г.). «Сайт-направленный мутагенез человеческой протеин-дисульфид-изомеразы: влияние на сборку, активность и удержание в эндоплазматическом ретикулуме человеческой пролил-4-гидроксилазы в клетках насекомых Spodoptera frugiperda» . Журнал EMBO . 11 (11): 4213–7. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1992.tb05515.x . PMC 556932 . PMID 1327760 .  
  11. ^ Пихлаянией Т, Т Helaakoski, Tasanen К, Р Мюллюля, Huhtala М.Л., Койв Дж, Kivirikko КИ (март 1987). «Молекулярное клонирование бета-субъединицы человеческой пролил-4-гидроксилазы. Эта субъединица и протеин-дисульфид-изомераза являются продуктами одного и того же гена» . Журнал EMBO . 6 (3): 643–9. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1987.tb04803.x . PMC 553446 . PMID 3034602 .  
  12. Перейти ↑ Shoulders MD, Raines RT (2009). «Структура и стабильность коллагена» . Ежегодный обзор биохимии . 78 : 929–58. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.77.032207.120833 . PMC 2846778 . PMID 19344236 .  
  13. ^ Berg RA, Prockop DJ (май 1973). «Тепловой переход негидроксилированной формы коллагена. Доказательства роли гидроксипролина в стабилизации тройной спирали коллагена». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 52 (1): 115–20. DOI : 10.1016 / 0006-291x (73) 90961-3 . PMID 4712181 . 
  14. ^ Müller W, Hanauske-Абель H, Лоос M (октябрь 1978). «Биосинтез первого компонента комплемента перитонеальными макрофагами человека и морской свинки: доказательства независимого производства субъединиц C1». Журнал иммунологии . 121 (4): 1578–84. PMID 701808 . 
  15. ^ Розенблюм Дж, Цывиньский А (июнь 1976). «Ингибирование гидроксилирования пролина не подавляет секрецию тропоэластина клетками аорты цыпленка» . Письма FEBS . 65 (2): 246–50. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (76) 80490-5 . PMID 6335 . S2CID 34210226 .  
  16. ^ Гилл AC, Ritchie MA, Hunt LG, Steane SE, Дэвис К., Бокинг С.П., Rhie А.Г., Bennett А.Д., Надежда J (октябрь 2000). «Посттрансляционное гидроксилирование на N-конце прионного белка выявляет наличие структуры PPII in vivo» . Журнал EMBO . 19 (20): 5324–31. DOI : 10.1093 / emboj / 19.20.5324 . PMC 314005 . PMID 11032800 .  
  17. ^ Qi HH, Ongusaha PP, Myllyharju J, Ченг D, Pakkanen O, Y Ши, Ли SW, Пэн J, Ши Y (сентябрь 2008). «Пролил-4-гидроксилирование регулирует стабильность Argonaute 2» . Природа . 455 (7211): 421–4. Bibcode : 2008Natur.455..421Q . DOI : 10,1038 / природа07186 . PMC 2661850 . PMID 18690212 .  
  18. ^ Daly NL, Крейк DJ (февраль 2009). «Структурные исследования конотоксинов» . IUBMB Life . 61 (2): 144–50. DOI : 10.1002 / iub.158 . PMID 19165896 . S2CID 8678009 .  
  19. ^ Bacon NC, Wappner P, О'Рурк JF, Bartlett SM, Шило B, Pugh CW, Ratcliffe PJ (август 1998). «Регулирование белка Sima bHLH-PAS дрозофилы посредством гипоксии: функциональные доказательства гомологии с HIF-1 альфа млекопитающих». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 249 (3): 811–6. DOI : 10.1006 / bbrc.1998.9234 . PMID 9731218 . 
  20. Перейти ↑ Smith TG, Robbins PA, Ratcliffe PJ (май 2008 г.). «Человеческая сторона фактора, индуцируемого гипоксией» . Британский журнал гематологии . 141 (3): 325–34. DOI : 10.1111 / j.1365-2141.2008.07029.x . PMC 2408651 . PMID 18410568 .  
  21. ^ a b Bruick RK, McKnight SL (ноябрь 2001 г.). «Консервативное семейство пролил-4-гидроксилаз, модифицирующих HIF». Наука . 294 (5545): 1337–40. Bibcode : 2001Sci ... 294.1337B . DOI : 10.1126 / science.1066373 . PMID 11598268 . S2CID 9695199 .  
  22. ^ Karuppagounder SS, Ратан RR (июль 2012). «Ингибирование пролилгидроксилазы индуцируемым гипоксией фактором: новая надежная мишень или еще одна большая неудача для лечения инсульта?» . Журнал мозгового кровотока и метаболизма . 32 (7): 1347–61. DOI : 10.1038 / jcbfm.2012.28 . PMC 3390817 . PMID 22415525 .  
  23. ^ Варнек С, Griethe Вт, Weidemann А, Юргенсен JS, Willam С, Bachmann S, Иващенко Y, Вагнером я, Фрое U, Wiesener М, Эккард КА (июнь 2003 г.). «Активация пути фактора, индуцируемого гипоксией, и стимуляция ангиогенеза путем применения ингибиторов пролилгидроксилазы». Журнал FASEB . 17 (9): 1186–8. DOI : 10,1096 / fj.02-1062fje . PMID 12709400 . S2CID 45194703 .  
  24. ^ Selvaraju В, Parinandi Н.Л., Adluri Р.С., Голдман JW, Хуссейн N, Санчес JA, Маулик Н (июнь 2014). «Молекулярные механизмы действия и терапевтическое использование фармакологических ингибиторов HIF-пролил 4-гидроксилаз для лечения ишемических заболеваний» . Антиоксиданты и редокс-сигналы . 20 (16): 2631–65. DOI : 10.1089 / ars.2013.5186 . PMC 4026215 . PMID 23992027 .  
  25. Перейти ↑ Muchnik E, Kaplan J (май 2011 г.). «Ингибиторы пролилгидроксилазы HIF при анемии». Заключение эксперта по исследуемым препаратам . 20 (5): 645–56. DOI : 10.1517 / 13543784.2011.566861 . PMID 21406036 . S2CID 21973130 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Проколлаген-пролин + диоксигеназа в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
  • Fe (2+) 2-оксоглутаратдиоксигеназный домен в PROSITE