Азурин
| Азурин | |||
|---|---|---|---|
 Тетрамер азурина, Pseudomonas aeruginosa | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Медный переплет | ||
| Пфам | PF00127 | ||
| СКОП2 | 5азу / СКОПе / СУПФАМ | ||
| CDD | cd13922 | ||
| |||
Азурин представляет собой небольшой периплазматический бактериальный белок меди синего цвета , обнаруженный у Pseudomonas , Bordetella или Alcaligenes бактерий . Азурин смягчает одноэлектронный перенос между ферментами , связанными с цепью цитохрома, подвергаясь окислительно-восстановительному процессу между Cu(I) и Cu(II) . Каждый мономер тетрамера азурина имеет молекулярную массу около 14 кДа, содержит один атом меди, имеет интенсивно синий цвет и имеет полосу флуоресценции с центром при 308 нм.
Азурины и псевдоазурины участвуют в процессах денитрификации у бактерий. [1] в том числе грамотрицательные бактерии Pseudomonas aeruginosa , путем взаимодействия с цитохромом с551. Азурин из P aeruginosa I типа представляет собой белок синей меди (купредоксин), а цитохром с551 (9 кДа) представляет гемсодержащий собой цитохром . Азурин имеет относительно большой гидрофобный участок вблизи активного центра, и два остатка в этом гидрофобном участке, Met-44 и Met-64, как полагают, участвуют в его взаимодействии с окислительно-восстановительными партнерами цитохромом с551 и нитритредуктазой . [2]
Было обнаружено, что азурин, хотя и не связан со свойством переноса электронов, обладает противораковыми свойствами благодаря взаимодействию с белком-супрессором опухолей р53.
белка Функция
В окисленной форме азурин (Cu 2+ Аз) получает электрон от своего окислительно-восстановительного партнера и восстанавливается по следующей реакции:
- С 2+ Аз + е − → С + Az
Окислительно-восстановительный потенциал составляет 310 мВ. [3]
Сильно взаимосвязанная структура бета-листа азурина прочно связана с его центром переноса электронов (стороной, связывающей медь). [4] Существуют значительные экспериментальные данные, позволяющие предположить, что водородные связи играют роль в механизме переноса электронов на большие расстояния азурина. В совокупности эти наблюдения позволяют предположить, что электроны туннелируют сквозь белок вдоль его полипептидных и водородных связей, что делает азурин полезной модельной системой для изучения внутрибелкового переноса электронов на большие расстояния (LRET). [4]
Структура белка [ править ]
Азурин представляет собой мономерный белок массой около 14 кДа, состоящий из 128 аминокислот, образующих восемь бета-цепей, расположенных в форме бета-цилиндра. [5] Нити соединены витками и одной альфа-спиральной вставкой. [5] Сайт связывания одноатомной меди расположен примерно на 7 Å ниже поверхности каждого мономера по направлению к его северному концу; населяющий его атом меди координируется пятью лигандами, окруженными обширным гидрофобным пятном. [6]
Три экваториальных лиганда меди состоят из тиолата (Cys112) и двух имидазолов (His46, His117), а карбонильные атомы кислорода Gly45 и Met121 служат двумя слабыми аксиальными лигандами. [5] За исключением Gly45, описанная выше медь-связывающая конфигурация является общей для структур всех медь-связывающих белков синего типа 1, определенных к настоящему времени. [7] После координации комплекс лиганд-металл принимает искаженную тригональную бипирамидальную геометрию, которая стабилизирует восстановленное медное (Cu(I)) состояние белка по сравнению с окисленным медным (Cu(II)) состоянием. [5] Структурно наложенная обратная связь между d-орбиталями меди и p-орбиталями ее лиганда может дополнительно стабилизировать медное состояние. [8]
Существующая структурная информация об азурине в основном была получена в результате рентгеновских кристаллографических исследований односайтовых мутированных форм белка. Примечательные структурные особенности, выявленные с помощью кристаллографии, включают мотив бета-сэндвича, образованный из восьми переплетенных бета-цепей, [5] а также альфа-спиральный сегмент снаружи ствола, соединяющий бета-листы 4 и 5. [5]
Хотя окислительно-восстановительный потенциал Cu(I)/Cu(II) у азурина обычно выше, чем у большинства других медных комплексов, структурные исследования, в которых заменен Met121 (один из экваториальных медь-координирующих лигандов азурина), показали, что отсутствие тиолат меди лиганда не исключает высоких восстановительных потенциалов, поскольку крупные гидрофобные остатки в положении 121 также повышают окислительно-восстановительный потенциал атома меди. [8] Таким образом, более высокие окислительно-восстановительные потенциалы объясняются исключением воды из места связывания металла, что усиливается наличием объемных гидрофобных остатков. [8]
И наоборот, отрицательно заряженные остатки снижают окислительно-восстановительный потенциал, поскольку они стабилизируют более положительно заряженную медную форму иона меди. [8]
Биологическая функция [ править ]
При экспрессии в азотфиксирующих организмах азурин служит донором электронов для нитритредуктазы , фермента на пути денитрификации азотного цикла . [9]
Азурины поддерживают окислительное дезаминирование первичных аминов путем передачи электронов от дегидрогеназы ароматических аминов к цитохромоксидазе , а также от некоторых цитохромов с-типа к нитритредуктазам. [10]
болезни Актуальность
Азурин привлек значительное внимание как потенциальное лекарственное средство от различных заболеваний, включая рак. [11] In vivo было продемонстрировано, что он вызывает регрессию тканей меланомы и рака молочной железы человека с минимальным токсическим воздействием на организм. [11]
Азурин преимущественно проникает в раковые клетки через домен p28 фермента, который примерно соответствует расширенной альфа-спиральной области фермента. [11] В раковых клетках азурин образует комплексы с р53 , стабилизируя его и предотвращая ассоциацию с убиквитинлигазами Е3 , которые в противном случае связывали бы белок и маркировали его для разрушения. [12] Четыре молекулы азурина связывают каждый мономер р53 с высоким сродством. [12] Комплекс p53/азурин перемещается в ядро, где p53 усиливает транскрипцию проапоптотических генов Bax и Noxa . [12] P53 также активирует экспрессию ингибиторов клеточного цикла, предотвращая выход опухолевых клеток за пределы фазы G1 или S. [12] Хотя этот путь играет значительную роль в противораковой активности азурина, детали взаимодействия между азурином и р53 недостаточно изучены.
Клиническое исследование I фазы в США продемонстрировало как частичную, так и полную регрессию опухоли у пятнадцати пациентов с раком IV стадии, получавших аминокислотный фрагмент p28 азурина. [13] Другое исследование фазы I с фрагментом p28 продемонстрировало терапевтический эффект азурина против педиатрических пациентов с опухолями головного мозга; впоследствии USFDA одобрило определение р28 как орфанного препарата для лечения глиомы . [14]
Другие домены азурина также могут проявлять сильную противораковую активность путем связывания с тирозинкиназами рецепторов клеточной поверхности , такими как рецепторы EphB2, которые индуцируют ангиогенез в раковых клетках. [14] Это еще один механизм, с помощью которого азурин, как предполагается, проявляет свои терапевтические эффекты.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Де Риенцо Ф., Габдуллин Р.Р., Мензиани М.К., Уэйд Р.К. (август 2000 г.). «Белки синей меди: сравнительный анализ свойств их молекулярного взаимодействия» . Белковая наука . 9 (8): 1439–54. дои : 10.1110/ps.9.8.1439 . ПМК 2144732 . ПМИД 10975566 .
- ^ Ямада Т., Гото М., Пундж В., Заборина О., Кимбара К., Дас Гупта Т.К., Чакрабарти А.М. (декабрь 2002 г.). «Бактериальный редокс-белок азурин индуцирует апоптоз в макрофагах J774 посредством образования комплекса и стабилизации белка-супрессора опухоли p53» . Инфекция и иммунитет . 70 (12): 7054–62. дои : 10.1128/IAI.70.12.7054-7062.2002 . ПМК 133031 . ПМИД 12438386 .
- ^ ван ден Бош М., Сварт М., Снейдерс Дж.Г., Берендсен Х.Дж., Марк А.Е., Остенбринк С., ван Гюнстерен В.Ф., Кантерс Г.В. (апрель 2005 г.). «Расчет окислительно-восстановительного потенциала белка азурина и некоторых мутантов». ХимБиоХим . 6 (4): 738–46. дои : 10.1002/cbic.200400244 . ПМИД 15747387 . S2CID 7672576 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Арканджели К., Биццарри А.Р., Каннистраро С. (апрель 1999 г.). «Длительное молекулярно-динамическое моделирование азурина меди: структура, динамика и функциональность». Биофизическая химия . 78 (3): 247–57. дои : 10.1016/S0301-4622(99)00029-0 . ПМИД 17030312 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Иноуэ Т., Нисио Н., Сузуки С., Катаока К., Кодзума Т., Кай Ю. (июнь 1999 г.). «Определение кристаллической структуры окисленных и восстановленных псевдоазуринов из циклокластов Achromobacter. Согласованное движение медного участка в окислительно-восстановительных формах с перестройкой водородной связи на удаленном гистидине» . Журнал биологической химии . 274 (25): 17845–52. дои : 10.1074/jbc.274.25.17845 . ПМИД 10364229 .
- ^ ван де Камп М., Сильвестрини М.К., Брунори М., Ван Беумен Дж., Хали ФК, Кантерс Г.В. (ноябрь 1990 г.). «Участие гидрофобного участка азурина в реакциях переноса электрона с цитохромом С551 и нитритредуктазой» . Европейский журнал биохимии . 194 (1): 109–18. дои : 10.1111/j.1432-1033.1990.tb19434.x . ПМИД 2174771 .
- ^ Opella SJ, DeSilva TM, Veglia G (апрель 2002 г.). «Структурная биология металлосвязывающих последовательностей» . Современное мнение в области химической биологии . 6 (2): 217–23. дои : 10.1016/S1367-5931(02)00314-9 . ПМИД 12039007 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Маклафлин, член парламента, Ретеган М., Билл Э., Пейн Т.М., Шафаат Х.С., Пенья С., Судхамсу Дж., Энсин А.А., Крейн Б.Р., Низ Ф., Холланд П.Л. (декабрь 2012 г.). «Азурин как белковый каркас для низкокоординированного участка негемового железа с карманом связывания малых молекул» . Журнал Американского химического общества . 134 (48): 19746–57. дои : 10.1021/ja308346b . ПМЦ 3515693 . ПМИД 23167247 .
- ^ Видгенбум Э., Буш Дж.Э., Кантерс Г.В. (сентябрь 1997 г.). «Исследования in vivo опровергают обязательную роль азурина в денитрификации у Pseudomonas aeruginosa и показывают, что экспрессия азу находится под контролем rpoS и ANR» . Микробиология . 143 (9): 2853–63. дои : 10.1099/00221287-143-9-2853 . hdl : 1887/3239420 . ПМИД 9308169 .
- ^ Додд Ф.Э., Хаснайн С.С., Хантер В.Н., Абрахам З.Х., Дебенхэм М., Канцлер Х., Элдридж М., Иди Р.Р., Эмблер Р.П., Смит Б.Е. (август 1995 г.). «Доказательства существования двух различных азуринов в Alcaligenes xylosoxydans (NCIMB 11015): потенциальных доноров электронов для нитритредуктазы». Биохимия . 34 (32): 10180–6. дои : 10.1021/bi00032a011 . ПМИД 7640272 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Бернардес Н., Рибейро А.С., Серука Р., Паредес Дж., Фиалхо А.М. (март 2011 г.). «Бактериальный белок азурин как новый препарат-кандидат для лечения неизлечимого рака молочной железы». 1-е португальское совещание по биомедицинской инженерии . стр. 1–4. дои : 10.1109/ENBENG.2011.6026047 . ISBN 978-1-4577-0522-9 . S2CID 23396316 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Гао М., Чжоу Дж., Су З., Хуан Ю. (декабрь 2017 г.). «Бактериальный купредоксин азурин захватывает клеточные сигнальные сети: белок-белковые взаимодействия и терапия рака» . Белковая наука . 26 (12): 2334–2341. дои : 10.1002/pro.3310 . ПМК 5699490 . ПМИД 28960574 .
- ^ Варсо М.А., Ричардс Дж.М., Мехта Д., Кристов К., Шеффер С., Рэй Бресслер Л., Ямада Т., Маджумдар Д., Кеннеди С.А., Битти К.В., Дас Гупта Т.К. (март 2013 г.). «Первое в своем классе и первое на людях испытание фазы I p28, не-HDM2-опосредованного пептидного ингибитора убиквитинирования p53 у пациентов с распространенными солидными опухолями» . Британский журнал рака . 108 (5): 1061–70. дои : 10.1038/bjc.2013.74 . ПМК 3619084 . ПМИД 23449360 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Чаудхари А., Махфуз М., Фиалхо А.М., Ямада Т., Гранджа А.Т., Чжу Ю., Хашимото В., Шларб-Ридли Б., Чо В., Дас Гупта Т.К., Чакрабарти А.М. (февраль 2007 г.). «Взаимосвязь купредоксина и рака: связывание азурина с EphB2, вмешательство в фосфорилирование тирозина EphB2 и ингибирование роста рака». Биохимия . 46 (7): 1799–810. дои : 10.1021/bi061661x . ПМИД 17249693 .