Устойчивая к тартрату кислая фосфатаза ( TRAP или TRAPase ), также называемая кислой фосфатазой 5, устойчивой к тартрату ( ACP5 ), представляет собой гликозилированный мономерный металлопротеиновый фермент, экспрессируемый у млекопитающих. [3] Он имеет молекулярную массу примерно 35 кДа, основную изоэлектрическую точку (7,6–9,5) и оптимальную активность в кислых условиях. TRAP синтезируется как латентный профермент и активируется протеолитическим расщеплением и восстановлением. [4] [5] Он отличается от других кислых фосфатаз млекопитающих. своей устойчивостью к ингибированию тартратом и молекулярной массой.
Механизм гидролиза сложного фосфатного эфира с помощью TRAP основан на механизме нуклеофильной атаки [6], посредством которого происходит катализ со связыванием фосфатного субстрата с Fe 2+ в активном центре TRAP. Затем следует нуклеофильная атака гидроксидным лигандом на связанный атом фосфора, что приводит к разрыву связи сложного эфира фосфата и образованию спирта. Точная идентичность и механизм гидроксидного лиганда неясны, но предполагается, что это либо гидроксид, который связывает ионы металлов в активном центре, либо конечный гидроксид, связанный с Fe 3+ , с противоречивыми сообщениями для обоих механизмов.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Экспрессия TRAP и локализация клеток
2 ген TRAP, организация промотора и транскрипция
3 Физиология
4 Дефосфорилирование белков и миграция остеокластов
5 поколение ROS
6 Железный транспорт
7 Фактор роста и дифференцировки клеток
8 ссылки
9 Внешние ссылки
Выражение TRAP и локализация клеток [ править ]
В нормальных условиях TRAP сильно экспрессируется остеокластами , активированными макрофагами , нейронами и эндометрием свиней во время беременности. [7] [8] У новорожденных крыс TRAP также обнаруживается в низком уровне в селезенке, тимусе, печени, почках, коже, легких и сердце. Экспрессия TRAP увеличивается при определенных патологических состояниях. К ним относятся лейкемический ретикулоэндотелиоз ( волосисто-клеточный лейкоз ), болезнь Гоше , ВИЧ-индуцированная энцефалопатия , остеокластома и остеопороз , а также метаболические заболевания костей.
В остеокластах TRAP локализуется в пределах взъерошенной пограничной области, лизосомах, цистернах Гольджи и пузырьках. [5]
Ген TRAP, организация промотора и транскрипция [ править ]
TRAP млекопитающих кодируется одним геном, который локализован на хромосоме 19 (19p13.2–13.3) у человека и на хромосоме 9 у мышей. ДНК TRAP, как и ожидалось при секвенировании белков , высоко консервативна для всего класса млекопитающих. Ген TRAP был клонирован и секвенирован у свиней, крыс, людей и мышей. [9]
Все гены TRAP человека, мыши и свиньи содержат 5 экзонов и кодон ATG в начале экзона 2, причем экзон 1 не кодирует. Внутри промотора экзона 1 есть три различных «тканеспецифичных» промотора : 1A, 1B и 1C. [10]Это позволило бы жестко контролировать экспрессию TRAP. Из этого гена транскрибируется мРНК размером 1,5 т.п.н. с открытой рамкой считывания (ORF) 969-975 п.н., кодирующая белок из 323-325 аминокислот. У крысы ORF имеет длину 981 п.н. и кодирует белок из 327 аминокислот. TRAP переводится как отдельный полипептид. Транскрипция гена TRAP регулируется фактором транскрипции, связанным с микрофтальмией . [11] [12]
Физиология [ править ]
Точная физиологическая роль (и) TRAP неизвестна, но многие функции были приписаны этому белку. В исследованиях с нокаутом TRAP - / - мыши обнаруживают умеренный остеопетроз , связанный со сниженной активностью остеокластов. Это приводит к утолщению и укорочению коры, образованию булавовидных деформаций в дистальном отделе бедренной кости и расширению эпифизарных пластинок роста с замедленной минерализацией хряща, которые с возрастом увеличиваются. [13] У трансгенных мышей со сверхэкспрессией TRAP наблюдается умеренный остеопороз наряду с повышенной активностью остеобластов и синтезом костей . [14]
Предлагаемые функции TRAP включают остеопонтин / дефосфорилирование костного сиалопротеина , образование активных форм кислорода (АФК), транспорт железа и фактор роста и дифференцировки клеток .
Дефосфорилирование белков и миграция остеокластов [ править ]
Было показано, что остеопонтин и костный сиалопротеин, фосфопротеины костного матрикса, являются высокоэффективными субстратами TRAP in vitro , которые при фосфорилировании связываются с остеокластами. [15] При частичном дефосфорилировании как остеопонтин, так и костный сиалопротеин неспособны связываться с остеокластами . Исходя из этого эффекта, было выдвинуто предположение, что TRAP секретируется из взъерошенной границы, дефосфорилирует остеопонтин и делает возможным миграцию остеокластов и дальнейшую резорбцию.
Генерация ROS [ править ]
Активные формы кислорода (АФК) образуются в макрофагах и остеокластах из супероксида (O 2 -. ), Который образуется в результате действия НАДФН-оксидазы на кислород (O 2 ). [16] Они играют важную роль в функции фагоцитарных клеток.
TRAP, содержащий редокс-активное железо, катализирует образование ROS с помощью химии Фентона: [17]
O 2 → (НАДФН-оксидаза) O 2− ∙ → (супероксиддисмутаза) H 2 O 2 → (каталаза) H 2 O + O 2
TRAP-Fe 3+ (фиолетовый) + O 2− ∙ → TRAP-Fe 2+ (розовый) + O 2
H 2 O 2 + TRAP-Fe 2+ (розовый) → HO ∙ + HO - + TRAP-Fe 3+
с образованием гидроксильных радикалов , перекиси водорода и синглетного кислорода. В остеокластах АФК образуются на взъерошенной границе и, по-видимому, необходимы для резорбции и деградации.
Железный транспорт [ править ]
У беременных свиноматок утероферрин сильно экспрессируется в маточных жидкостях. [18] Благодаря уникальной анатомии матки свиньи и специфической, индуцированной прогестероном экспрессии TRAP; предполагается, что утероферрин действует как белок, транспортирующий железо.
Фактор роста и дифференциации клеток [ править ]
TRAP связан с миграцией остеокластов в места резорбции кости, и, оказавшись там, TRAP, как полагают, инициирует дифференцировку, активацию и пролиферацию остеокластов . Эта гипотеза была сформирована на основе изучения костной структуры TRAP-нулевых мышей. Было отмечено, что, помимо остеопетроза , образование кости происходило случайным образом, при этом микроархитектура была очень неравномерной. [19]
У мышей со сверхэкспрессией TRAP было обнаружено, что пораженные мыши сильно страдают ожирением. Это привело к гипотезе о том, что TRAP участвует в гиперпластическом ожирении.
Ссылки [ править ]
^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000102575 - Ensembl , май 2017 г.
^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ Баумбах Г.А., Saunders PT, Ketcham CM, Bazer FW, Roberts RM (1991). «Утероферрин содержит сложные олигосахариды с высоким содержанием маннозы при синтезе in vitro». Мол. Клетка. Биохим . 105 (2): 107–17. DOI : 10.1007 / bf00227750 . PMID 1922010 . S2CID 30416983 .
^ Ljusberg Дж, Ек-Райлендер В, С Андерссон (1999). «Устойчивая к тартрату пурпурная кислая фосфатаза синтезируется как латентный профермент и активируется цистеиновыми протеиназами» . Биохим. Дж . 343 (1): 63–9. DOI : 10.1042 / 0264-6021: 3430063 . PMC 1220524 . PMID 10493912 .
^ a b Ljusberg J, Wang Y, Lång P, Norgård M, Dodds R, Hultenby K, Ek-Rylander B, Andersson G (2005). «Протеолитическое удаление репрессивного домена петли в кислой фосфатазе, устойчивой к тартрату, с помощью катепсина К в остеокластах» . J. Biol. Chem . 280 (31): 28370–81. DOI : 10.1074 / jbc.M502469200 . PMID 15929988 .
^ Klabunde Т, Стратер Н, Фрелиха R, Витцель Н, Кребс В (1996). «Механизм пурпурной кислой фосфатазы Fe (III) -Zn (II) на основе кристаллических структур». J. Mol. Биол . 259 (4): 737–48. DOI : 10.1006 / jmbi.1996.0354 . PMID 8683579 .
^ Burstone MS (1959). «Гистохимическая демонстрация активности кислой фосфатазы в остеокластах» . J. Histochem. Cytochem . 7 (1): 39–41. DOI : 10.1177 / 7.1.39 . PMID 13664936 .
Перейти ↑ Minkin C (1982). «Костная кислотная фосфатаза: тартрат-устойчивая кислая фосфатаза как маркер функции остеокластов». Calcif. Tissue Int . 34 (3): 285–90. DOI : 10.1007 / BF02411252 . PMID 6809291 . S2CID 22706943 .
^ Кэссиди А.И., King AG, Cross NC, Юм Д. (1993). «Выделение и характеристика генов, кодирующих кислотную фосфатазу типа 5 мыши и человека». Джин . 130 (2): 201–7. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (93) 90420-8 . PMID 8359686 .
^ Уолша NC, Кэхилл М, Carninci Р, Kawai Дж, Оказаки Y, Y Хаясидзаки, Юма Д.А., Кассади А.И. (2003). «Множественные тканеспецифические промоторы контролируют экспрессию мышиного гена кислой фосфатазы, устойчивого к тартрату». Джин . 307 : 111–23. DOI : 10.1016 / S0378-1119 (03) 00449-9 . PMID 12706893 .
^ Лучин А., Пурдом G, Мерфи К., Кларк М.Я., Ангел Н., Кэссиди А.И., Хьюм Д.А., Островски М.С. (2000). «Фактор транскрипции микрофтальмии повторно стимулирует экспрессию гена устойчивой к тартрату кислой фосфатазы во время терминальной дифференцировки остеокластов». J. Bone Miner. Res . 15 (3): 451–460. DOI : 10,1359 / jbmr.2000.15.3.451 . PMID 10750559 . S2CID 24064612 .
^ Хоек К.С., Шлегель NC, Eichhoff ОМ, Уидмер Д.С., Преториус С, Эйнарсон ТАК, Valgeirsdottir S, Bergsteinsdottir К, Schepsky А, Dummer Р, Steingrimsson Е (2008). «Новые мишени MITF идентифицированы с использованием двухэтапной стратегии ДНК-микрочипов» . Pigment Cell Melanoma Res . 21 (6): 665–76. DOI : 10.1111 / j.1755-148X.2008.00505.x . PMID 19067971 . S2CID 24698373 .
^ Hayman AR, Jones SJ, Boyde A, Foster D, Colledge WH, Carlton MB, Evans MJ, Cox TM (1996). «У мышей, лишенных устойчивой к тартрату кислой фосфатазы (Acp 5), нарушена эндохондральная оссификация и умеренный остеопетроз» . Развитие . 122 (10): 3151–62. PMID 8898228 .
↑ Angel NZ, Walsh N, Forwood MR, Ostrowski MC, Cassady AI, Hume DA (2000). «Трансгенные мыши со сверхэкспрессией кислой фосфатазы, устойчивой к тартрату, демонстрируют повышенную скорость обновления костной ткани». J. Bone Miner. Res . 15 (1): 103–10. DOI : 10,1359 / jbmr.2000.15.1.103 . PMID 10646119 . S2CID 35584934 .
^ Ек-Райлендер В, Флорес М, Вендель М, Heinegård D, G Андерссон (1994). «Дефосфорилирование остеопонтина и костного сиалопротеина остеокластической тартрат-устойчивой кислой фосфатазой. Модуляция адгезии остеокластов in vitro». J. Biol. Chem . 269 (21): 14853–6. PMID 8195113 .
^ Дарден AG, Риз WL, Вольф WC, Rodriguiz RM, Key LL (1996). «Остеокластическая продукция супероксида и резорбция кости: стимуляция и ингибирование модуляторами НАДФН-оксидазы». J. Bone Miner. Res . 11 (5): 671–5. DOI : 10.1002 / jbmr.5650110515 . PMID 9157782 . S2CID 32443917 .
^ Фентон, HJH, Окисление винной кислоты в присутствии железа. J. Chem Soc Trans, 1894. 65: p. 899-910.
^ Roberts RM, Raub TJ, Bazer FW (1986). «Роль утероферрина в трансплацентарном транспорте железа у свиней». Кормили. Proc . 45 (10): 2513–8. PMID 3527760 .
^ Sheu TJ, Шварц Е.М., Martinez Д.А., О'Киф RJ, Розье RN, Zuscik MJ, Puzas JE (2003). «Метод фагового дисплея определяет новый регулятор дифференцировки клеток» . J. Biol. Chem . 278 (1): 438–43. DOI : 10.1074 / jbc.M208292200 . PMID 12403789 .
Внешние ссылки [ править ]
тартрат-устойчивый + кислота + фосфатаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
vтеГидролаза : эстеразы ( EC 3.1)
3.1.1 : Гидролазы сложных эфиров карбоновых кислот
