Ланостерол 14α-деметилаза ( CYP51A1 ) — это животная версия фермента цитохрома P450 , который участвует в превращении ланостерола в 4,4-диметилхолеста-8(9),14,24-триен-3β-ол. [5] Изоферменты цитохрома P450 — это консервативная группа белков , которые играют ключевую роль в метаболизме органических веществ и биосинтезе важных стероидов , липидов и витаминов у эукариот . [6] Как член этого семейства, ланостерол 14α-деметилаза отвечает за важный этап биосинтеза стеролов . В частности, этот белок катализирует удаление метильной группы C-14α из ланостерола . [6] Этот этап деметилирования рассматривается как начальная контрольная точка в преобразовании ланостерола в другие стерины , которые широко используются в клетке. [6]
Эволюция
Структурные и функциональные свойства суперсемейства цитохрома P450 подверглись значительной диверсификации в ходе эволюции. [7] Недавние оценки показывают, что в настоящее время существует 10 классов и 267 семейств белков CYP. [8] Считается, что 14α-деметилаза или CYP51 разделилась на ранние стадии эволюционной истории цитохрома и с тех пор сохранила свою функцию, а именно удаление 14α-метильной группы из стериновых субстратов . [7]
Хотя способ действия CYP51 хорошо сохранился , последовательность белка значительно различается между биологическими царствами. [9] Сравнение последовательностей CYP51 между царствами показывает лишь 22-30% сходства в аминокислотном составе. [10]
Структура
Структура ланостерол 14α-деметилазы (CYP51), определенная Подустом и соавторами.
Хотя структура 14α-деметилазы может существенно различаться от одного организма к другому, анализ выравнивания последовательностей показывает, что в белке есть шесть областей, которые высококонсервативны у эукариот . [ 10] К ним относятся остатки в спирали B', петле B'/C, спирали C, спирали I, петле K/β1-4 и β-цепи 1-4, которые отвечают за формирование поверхности полости связывания субстрата. [7] Моделирование гомологии показывает, что субстраты мигрируют с поверхности белка к скрытому активному центру фермента через канал, который частично образован альфа-спиралью A' и петлей β4. [11] [12] Наконец, активный центр содержит простетическую группу гема , в которой железо связано с атомом серы на консервативном остатке цистеина. [10] Эта группа также связывает двухатомный кислород в шестом координационном сайте, который в конечном итоге включается в субстрат. [10]
Считается, что катализируемое ферментом деметилирование ланостерола происходит в три этапа, каждый из которых требует одной молекулы двухатомного кислорода и одной молекулы НАДФН (или другого восстанавливающего эквивалента ). [13] В течение первых двух этапов 14α-метильная группа подвергается типичной цитохромной монооксигенации, в которой один атом кислорода включается субстратом, а другой восстанавливается до воды, что приводит к преобразованию стерола в карбоксиспирт, а затем в карбоксиальдегид. [10] Затем альдегид выделяется в виде муравьиной кислоты , и одновременно вводится двойная связь, что дает деметилированный продукт. [10]
^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000001630 – Ensembl , май 2017 г.
^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000001467 – Ensembl , май 2017 г.
^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ "Metabocard для 4,4-диметилхолеста-8,14,24-триенола (HMDB01023)". База данных метаболома человека . Февраль 2014 г.
^ abc Лепешева GI, Waterman MR (март 2007). "Стерол 14альфа-деметилаза цитохром P450 (CYP51), P450 во всех биологических царствах". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects . 1770 (3): 467–77. doi :10.1016/j.bbagen.2006.07.018. PMC 2324071. PMID 16963187 .
^ abc Becher R, Wirsel SG (август 2012 г.). «Грибковая цитохром P450 стерол 14α-деметилаза (CYP51) и устойчивость к азолам у патогенов растений и человека». Прикладная микробиология и биотехнология . 95 (4): 825–40. doi :10.1007/s00253-012-4195-9. PMID 22684327. S2CID 17688962.
^ Ханнеманн Ф., Бише А., Юэн К.М., Бернхардт Р. (март 2007 г.). «Системы цитохрома P450 - биологические вариации цепей переноса электронов». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1770 (3): 330–44. дои : 10.1016/j.bbagen.2006.07.017. ПМИД 16978787.
^ abcdef Лепешева Г.И., Уотерман М.Р. (январь 2011 г.). «Структурная основа консервации семейства CYP51». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1814 (1): 88–93. дои : 10.1016/j.bbapap.2010.06.006. ПМЦ 2962772 . ПМИД 20547249.
^ Hargrove TY, Wawrzak Z, Liu J, Nes WD, Waterman MR, Lepesheva GI (июль 2011 г.). «Предпочтения субстрата и каталитические параметры, определяемые структурными характеристиками стерол 14альфа-деметилазы (CYP51) из Leishmania infantum». Журнал биологической химии . 286 (30): 26838–48. doi : 10.1074/jbc.M111.237099 . PMC 3143644. PMID 21632531 .
^ Podust LM, von Kries JP, Eddine AN, Kim Y, Yermalitskaya LV, Kuehne R, et al. (Ноябрь 2007). «Маломолекулярные каркасы для ингибиторов CYP51, идентифицированные с помощью высокопроизводительного скрининга и определенные с помощью рентгеновской кристаллографии». Antimicrobial Agents and Chemotherapy . 51 (11): 3915–23. doi :10.1128/AAC.00311-07. PMC 2151439 . PMID 17846131.
^ Ванден Босше Х, Койманс Л (1998). «Цитохромы Р450 у грибов». Микозы . 41 (Приложение 1): 32–8. doi :10.1111/j.1439-0507.1998.tb00581.x. PMID 9717384. S2CID 83821510.
Дальнейшее чтение
Бак С., Кан РА, Олсен СЕ, Халкиер БА (февраль 1997 г.). «Клонирование и экспрессия в Escherichia coli обтусифолиол 14 альфа-деметилазы Sorghum bicolor (L.) Moench, цитохрома P450, ортологичного стерол 14 альфа-деметилазам (CYP51) грибов и млекопитающих». The Plant Journal . 11 (2): 191–201. doi : 10.1046/j.1365-313X.1997.11020191.x . PMID 9076987.
Aoyama Y, Yoshida Y (август 1991 г.). «Различные субстратные специфичности ланостерол 14a-деметилазы (P-45014DM) Saccharomyces cerevisiae и печени крысы для 24-метилен-24,25-дигидроланостерола и 24,25-дигидроланостерола». Biochemical and Biophysical Research Communications . 178 (3): 1064–71. doi :10.1016/0006-291X(91)91000-3. PMID 1872829.
Aoyama Y, Yoshida Y (март 1992). «4 бета-метильная группа субстрата не влияет на активность ланостерол 14 альфа-деметилазы (P-450(14)DM) дрожжей: разница между распознаванием субстрата дрожжами и растительными стерол 14 альфа-деметилазами». Biochemical and Biophysical Research Communications . 183 (3): 1266–72. doi :10.1016/S0006-291X(05)80327-4. PMID 1567403.
Alexander K, Akhtar M, Boar RB, McGhie JF, Barton DH (1972). «Удаление 32-углеродного атома в виде муравьиной кислоты при биосинтезе холестерина». Журнал химического общества, Chemical Communications (7): 383. doi :10.1039/C39720000383.
.png/1280px-Structure_of_lanosterol_14_%CE%B1-demethylase_(CYP51).png)
.png){kind=link}
