микросомальная эпоксидгидролаза | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Номер ЕС | 3.3.2.9 | ||||||||
Номер CAS | 9048-63-9 | ||||||||
Базы данных | |||||||||
ИнтЭнз | IntEnz вид | ||||||||
БРЕНДА | запись BRENDA | ||||||||
ExPASy | NiceZyme вид | ||||||||
КЕГГ | запись KEGG | ||||||||
МетаЦик | метаболический путь | ||||||||
ПРИАМ | профиль | ||||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
|
растворимая эпоксидгидролаза | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Номер ЕС | 3.3.2.10 | ||||||||
Номер CAS | 9048-63-9 | ||||||||
Базы данных | |||||||||
ИнтЭнз | IntEnz вид | ||||||||
БРЕНДА | запись BRENDA | ||||||||
ExPASy | NiceZyme вид | ||||||||
КЕГГ | запись KEGG | ||||||||
МетаЦик | метаболический путь | ||||||||
ПРИАМ | профиль | ||||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
|
Эпоксидгидролазы ( EH s), также известные как эпоксидгидратазы, являются ферментами , которые метаболизируют соединения, содержащие эпоксидный остаток; они преобразуют этот остаток в два гидроксильных остатка посредством реакции гидролиза эпоксида с образованием диольных продуктов. Несколько ферментов обладают активностью EH. Микросомальная эпоксидгидролаза (эпоксидгидролаза 1, EH1 или mEH), растворимая эпоксидгидролаза (sEH, эпоксидгидролаза 2, EH2 или цитоплазматическая эпоксидгидролаза) и недавно обнаруженные, но пока еще недостаточно четко определенные функционально, эпоксидгидролаза 3 (EH3) и эпоксидгидролаза 4 (EH4) являются структурно близкородственными изозимами . Другие ферменты с эпоксидгидролазной активностью включают гидролазу лейкотриена А4 , гидролазу холестерол-5,6-оксида , MEST (ген) (Peg1/MEST) и гидролазу гепоксилин-эпоксида . [2] Гидролазы отличаются друг от друга своими предпочтениями в отношении субстрата и, напрямую связанными с этим, своими функциями.
Люди экспрессируют четыре изофермента эпоксидгидролазы: mEH, sEH, EH3 и EH4. Известно (mEH и sEH) или предполагается (EH3 и EH4), что эти изоферменты имеют общую структуру, которая включает содержание альфа/бета-гидролазной складки и общий механизм реакции, в котором они добавляют воду к эпоксидам, образуя вицинальные цис (см. ( цис-транс-изомерия ); см. ( эпоксид#Олефин (алкен) окисление с использованием органических пероксидов и металлических катализаторов )) диоловые продукты. Однако они различаются по субклеточному расположению, предпочтениям субстрата, экспрессии тканей и/или функции.
|
|
|
|
mEH широко экспрессируется практически во всех клетках млекопитающих как фермент, связанный с эндоплазматическим ретикулумом (т. е. связанный с микросомами), с его C-концевым каталитическим доменом, обращенным к цитоплазме ; однако в некоторых тканях mEH был обнаружен связанным с плазматической мембраной поверхности клетки , с его каталитическим доменом, обращенным к внеклеточному пространству. [3] Основная функция mEH заключается в преобразовании потенциально токсичных ксенобиотиков и других соединений, которые обладают эпоксидными остатками (что часто связано с их первоначальным метаболизмом ферментами цитохрома P450 в эпоксиды), в диолы. Эпоксиды являются высокореактивными электрофильными соединениями, которые образуют аддукты с ДНК и белками, а также вызывают разрывы цепей в DHA; в результате эпоксиды могут вызывать мутации генов, рак и инактивацию критических белков. [2] Образующиеся таким образом диолы обычно нетоксичны или гораздо менее токсичны, чем их эпоксидные предшественники, легко далее метаболизируются и в конечном итоге выводятся с мочой. [3] [4] mEH также метаболизирует некоторые эпоксиды полиненасыщенных жирных кислот , такие как эпоксиэйкозатриеновые кислоты (EET), но его активность в этом процессе намного меньше, чем у sEH; поэтому mEH может играть незначительную роль по сравнению с sEH в ограничении биологической активности этих клеточных сигнальных соединений (см. микросомальная эпоксидгидролаза ). [3]
sEH широко экспрессируется в клетках млекопитающих как цитозольный фермент, где он в первую очередь выполняет функцию преобразования эпоксиэйкозатриеновых кислот (EET), эпоксиэйкозатетраеновых кислот (EQA) и эпоксидокозапентаеновых кислот (DPA) в соответствующие им диолы, тем самым ограничивая или прекращая их сигнальные действия в клетках; в этом качестве sEH, по-видимому, играет важную роль in vivo в ограничении эффектов этих эпоксидов в животных моделях и, возможно, у людей. [5] [6] Однако sEH также метаболизирует эпоксиды линолевой кислоты , а именно вернолевую кислоту (лейкотоксины) и коронарную кислоту (изолейкотоксины) в соответствующие им диолы, которые являются высокотоксичными в животных моделях и, возможно, у людей (см. Верноловая кислота#Токсичность , Коронарная кислота#Токсичность и Растворимая эпоксидная гидролаза ). sEH также обладает активностью гепоксилин-эпоксидгидролазы, преобразуя биоактивные гепоксилины в их неактивные продукты триоксилины (см. ниже раздел «Гепоксилин-эпоксидгидролаза»).
Человеческий EH3 — это недавно охарактеризованный белок с эпоксигидролазной активностью для метаболизма эпоксиэйкозатриеновых кислот (EET) и верноловых кислот (лейкотоксинов) до соответствующих им диолов; в этих своих качествах они могут тем самым ограничивать клеточную сигнальную активность EET и способствовать токсичности лейкотоксинов. [2] [7] мРНК для EH3 наиболее сильно экспрессируется в легких, коже и тканях верхнего желудочно-кишечного тракта мышей. [7] Функция EH3 у людей, мышей или других млекопитающих еще не определена, хотя было подтверждено, что ген EH3 гиперметилирован на сайтах CpG в его промоторной области в ткани рака предстательной железы человека, особенно в тканях более поздних или морфологически основанных (т. е. по шкале Глисона ) более агрессивных видов рака; это говорит о том, что подавление гена EH3 из-за этого гиперметилирования может способствовать возникновению и/или прогрессированию рака предстательной железы. [8] Аналогичные гиперметилирования CpG-сайтов в промоторе гена EH3 были подтверждены для других видов рака. [9] Этот паттерн метилирования промотора, хотя еще не подтвержден, был также обнаружен в злокачественной меланоме человека . [10]
Ген EH4, EPHX4 , предположительно, кодирует эпоксидгидролазу, тесно связанную по аминокислотной последовательности и структуре с mEH, sEH и EH3. [7] Активность и функция EH4 пока не определены. [2]
Гидролаза лейкотриена А4 (LTA4H) действует в первую очередь, если не исключительно, для гидролиза лейкотриена А4 (LTA4, т.е. 5S,6S-оксидо-7 E ,9 E ,11 Z ,14 Z -эйкозатететраеновая кислота; название ИЮПАК 4-{(2S,3S)-3-[(1E,3E,5Z,8Z)-1,3,5,8-тетрадекатетраен-1-ил]-2-оксиранил}бутановая кислота) до его диолового метаболита, лейкотриена B4 (LTB4, т.е. 5 S ,12 R -дигидрокси-6 Z ,8 E ,10 E ,14 Z -икозатетраеновая кислота; название ИЮПАК 5S,6Z,8E,10E,12R,14Z)-5,12-дигидрокси-6,8,10,14-икозатетраеновая кислота). LTB4 является важным рекрутером и активатором лейкоцитов, участвующих в посредничестве в воспалительных реакциях и заболеваниях. Фермент также обладает аминопептидазной активностью, разрушая, например, трипептид лейкоцитарного хемотаксического фактора , Pro-Gly-Pro (PGP); функция аминопептидазной активности LTA4AH неизвестна, но предполагается, что она участвует в ограничении воспалительных реакций, вызванных этим или другими пептидами, восприимчивыми к аминопептидазе. [11] [12] [13]
(холестерин-эпоксидгидролаза или ChEH), находится в эндоплазматическом ретикулуме и в меньшей степени в плазматической мембране различных типов клеток, но наиболее сильно экспрессируется в печени. Фермент катализирует превращение некоторых 3-гидроксил-5,6-эпоксидов холестерина в их 3,5,6-тригидроксипродукты (см. Холестерин-5,6-оксидгидролаза ). [14] Функция ChEH неизвестна. [2]
Субстрат(ы) и физиологическая функция Peg1/MEST неизвестны; однако, белок может играть роль в развитии млекопитающих, а аномалии в его экспрессии его геном (PEG1/MEST), например, потеря геномного импринтинга , сверхэкспрессия или переключение промотора, были связаны с определенными типами рака и опухолей у людей, такими как инвазивный рак шейки матки, лейомиомы матки и рак молочной железы, легких и толстой кишки (см. MEST (ген) ). [2] [15] [16] [17]
Гепоксилин-эпоксидгидролазу или гепоксилингидролазу в настоящее время лучше всего определить как ферментативную активность, которая преобразует биологически активные моногидроксиэпоксидные метаболиты арахидоновой кислоты гепоксилин A3 и гепоксилин B3 в по существу неактивные тригидроксипродукты — триоксилины. То есть гепоксилины A3 (8-гидрокси-11,12-оксидо-5 Z ,9 E ,14 Z -эйкозатриеновая кислота) метаболизируются в триоксилины A3 (8,11,12-тригидрокси-5 Z ,9 E ,14 Z -эйкозатриеновые кислоты), а гепоксилины B3 (10-гидрокси-11,12-оксидо-5 Z ,8 Z ,14 Z -эйкозатриеновые кислоты) метаболизируются в триоксилины B3 (10,11,12-тригидрокси-5 Z ,8 Z ,14 Z -эйкозатриеновые кислоты). [18] Однако эта активность не была охарактеризована на уровне очищенного белка или гена [2] , и недавние исследования показывают, что sEH легко метаболизирует гепоксилин A3 в триоксилин A3 и что активность гепоксилин-эпоксидгидролазы обусловлена sEH, по крайней мере, так как это обнаружено в печени мышей. [18] [19]
Mycobacterium tuberculosis , возбудитель туберкулеза, экспрессирует по крайней мере шесть различных форм эпоксидгидролазы (формы AF). Структура эпоксидгидролазы B показывает, что фермент является мономером и содержит альфа/бета-гидролазную складку. Помимо предоставления информации о механизме фермента, эта гидролаза в настоящее время служит платформой для рационального дизайна лекарств с мощными ингибиторами. В частности, были разработаны ингибиторы на основе мочевины. Эти ингибиторы напрямую нацелены на каталитическую полость. Предполагается, что структура эпоксидгидролазы B может позволить дизайну лекарств ингибировать все другие гидролазы Mycobacterium tuberculosis , если они содержат аналогичные альфа/бета-складки. Структура гидролазы B содержит кэп-домен, который, как предполагается, регулирует активный сайт гидролазы. [1] Кроме того, Asp104, His333 и Asp302 образуют каталитическую триаду белка и имеют решающее значение для функционирования белка. В настоящее время другие структуры гидролазы Mycobacterium tuberculosis не решены. Продолжаются модельные исследования фармакологической восприимчивости этих эпоксидгидролаз. [20]