Jump to content

Кинуренин-3-монооксигеназа

кинуренин-3-монооксигеназа
Структура димера кинуренин-3-монооксигеназы, полученного из 4J34. [ 1 ] Один мономер изображен в мультяшном формате (голубой), а второй мономер — в ленточном формате (зеленый). Гибкие линкерные участки (остатки 96–104) окрашены в красный цвет. Флавинадениндинуклеотид (FAD) показан в виде сфер, имеющих цветовую кодировку в зависимости от типа атома.
Идентификаторы
Номер ЕС. 1.14.13.9
Номер CAS. 9029-61-2
Базы данных
ИнтЭнк вид IntEnz
БРЕНДА БРЕНДА запись
Экспаси Просмотр NiceZyme
КЕГГ КЕГГ запись
МетаЦик метаболический путь
ПРЯМОЙ профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология АмиГО / QuickGO
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

В энзимологии кинуренин -3-монооксигеназа ( EC 1.14.13.9 ) — фермент химическую , катализирующий реакцию .

L -кинуренин + НАДФН + Н + + O 2 3-гидрокси- L -кинуренин + НАДФ + + Н 2 О

Кинуренин-3-монооксигеназа является продуктом экспрессии KMO (гена) . Систематическое название этого класса ферментов — L -кинуренин, НАДФН:оксидоредуктаза кислорода (3-гидроксилирующая) . Другие широко используемые названия включают кинуренин-3-гидроксилазу , кинуренингидроксилазу и L -кинуренин-3-гидроксилазу . Он участвует в метаболизме триптофана посредством катаболического пути кинуренина . Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктаз , а точнее действующих на парные доноры с О 2 в качестве окислителя. Кинуренин-3-монооксигеназа катализирует внедрение молекулярного кислорода в ароматическое кольцо кинуренина с образованием 3-гидрокси- L -кинуренина. [ 2 ] Он использует один кофактор , FAD . Кинуренин-3-монооксигеназа служит важной точкой разветвления кинуренинового пути и, как следствие, является привлекательной мишенью для лечения иммунологических , нейродегенеративных и нейровоспалительных заболеваний . [ 3 ] В настоящее время большинство исследований фермента кинуренин-3-монооксигеназы сосредоточено в первую очередь на крысиных моделях. [ 4 ] и в дрожжах , [ 5 ] Было продемонстрировано, что оба из них имеют высокую гомологию последовательностей с белком кинуренин-3-монооксигеназы человека. Исследования показали положительный эффект ингибирования ферментов в этих активных центрах кинуренин-3-монооксигеназы эукариот, что делает этот фермент привлекательной мишенью для разработки лекарств для человека. [ 3 ] [ 5 ]

Структура

[ редактировать ]

Кинуренин-3-монооксигеназа представляет собой димер, содержащий асимметричные субъединицы. [ 5 ] и имеет один FAD-связывающий домен в качестве простетической группы. [ 3 ] Кинуренин-3-монооксигеназа содержит линкерную область, участвующую в связывании субстрата, следующую за второй цепью антипараллельного β-листа , шестицепочечным антипараллельным доменом β-листа и α-спиралью на карбокси-конце. [ 5 ] Гидрофобный С -конец действует как домен закрепления митохондрий и участвует в ферментативной активности. [ 6 ]

Активный сайт

[ редактировать ]

Хотя ни в одной научной литературе не сообщается о кристаллическом изображении комплекса кинуренин-3-монооксигеназы с L -кинуренином, структурные исследования фермента в дрожжах, сокристаллизованного с UPF 648, показывают, как кофактор FAD и субстрат связаны в активном центре. [ 1 ] Химическое сходство между UPF 648 и L -кинуренином позволяет предположить, что субстрат связывается вблизи Re -грани флавопротеина. Считается, что петля, содержащая остатки Pro 321 –Gln 325, является сайтом связывания кислорода над re-стороной простетической группы FAD. [ 5 ]

Каждый мономер содержит консервативный гидрофобный карман (остатки Leu 221 , Met 230 , Ile 232 , Leu 234 , Phe 246 , Pro 321 , Phe 322 ), расположенный вокруг ароматического бензольного фрагмента субстрата. [ 5 ] Консервативный полярный остаток Gln 325 также участвует в образовании водородных связей по карбонильной группе L -кинуренин, а также по водороду на атоме N3 ФАД. [ 1 ] Arg 83 и Tyr 97 также образуют полярные контакты с карбоксилатом аминокислотного фрагмента субстрата. [ 7 ]

Механизм

[ редактировать ]

Кинуренин-3-монооксигеназа катализирует гидроксилирование - кинуренин L до 3-гидрокси- L -кинуренин с сопутствующим взаимопревращением НАДФН в НАДФ. + . Механизм реакции не совсем известен, но считается, что он соответствует механизмам, связанным с флавинзависимыми монооксигеназами . [ 8 ] После L -кинуренина НАДФН восстанавливает ФАД и уходит в виде НАДФ. связывания + . Затем кислород связывается и создает промежуточный продукт L -кинуренин-ФАД-гидропероксид. [ 5 ] [ 9 ] Это промежуточное соединение является электрофильным источником реакции гидроксилирования, в результате чего образуется первичная кетиминовая форма продукта и C4a-гидрокси-FAD. [ 10 ] Таутомеризация дает 3-гидрокси -L -кинуренин в комплексе с ферментом (E Fl HOH-P). Диссоциация 3-гидрокси- L -кинуренина и H 2 O приводит к образованию свободного фермента (E Fl ox ).

Механизм действия кинуренин-3-монооксигеназы [ 5 ] [ 9 ] [ 10 ] FAD показан синим цветом. Субстрат, промежуточный продукт и продукт изображены черным цветом.

Биологическая функция

[ редактировать ]

Кинуренин-3-монооксигеназа катализирует превращение L -кинуренина в 3-гидрокси- L -кинуренин, важный биоактивный метаболит на пути кинуренина . Кинурениновый путь ответственен за более чем 95% окислительного расщепления триптофана . [ 11 ] L -Кинуренин является важной точкой разветвления этого метаболического пути, превращаясь в нейротоксин 3-гидрокси- L -кинуренин посредством кинуренин-3-монооксигеназы, в нейропротекторную кинуреновую кислоту посредством кинуренинаминотрансферазы или в антраниловую кислоту посредством кинурениназы . [ 12 ]

Кинуренин-3-монооксигеназа регулирует последующее производство хинолиновой кислоты , которая может генерировать реактивные свободные радикалы. [ 13 ] и активирует подтип NMDA глутаматных рецепторов, вызывая эксайтотоксические поражения в центральной нервной системе млекопитающих. [ 14 ] [ 15 ] Хинолиновая кислота также является биопредшественником НАД. + . [ 12 ]

Ингибирование кинуренин-3-монооксигеназы приводит к увеличению содержания кинурениновой кислоты в кинурениновом пути. Этот метаболит действует как антагонист никотинового ацетилхолинового рецептора α7 и как антагонист глицинового участка рецептора NMDA. [ 16 ] В результате регуляция фермента кинуренин-3-монооксигеназы определяет нейротоксический и нейропротекторный потенциал кинуренинового пути.

Актуальность заболевания

[ редактировать ]

Кинуренин-3-монооксигеназа является привлекательной мишенью для лечения ряда нейродегенеративных и нейровоспалительных заболеваний, особенно болезни Хантингтона , болезни Альцгеймера и Паркинсона . Введение мощных ингибиторов ферментов продемонстрировало многообещающие фармакологические результаты. [ 3 ] [ 5 ] В частности, было показано, что генетическое устранение фермента кинуренин-3-монооксигеназы подавляет токсичность белка хантингтина в дрожжах. [ 17 ] и дрозофила [ 18 ] модели болезни Гентингтона.

Дефицит кинуренин-3-монооксигеназы, который может быть вызван генетическим полиморфизмом , цитокинами или тем и другим, [ 19 ] приводит к накоплению кинуренина и сдвигу метаболического пути триптофана в сторону кинуреновой кислоты и антраниловой кислоты . Недавние исследования показывают, что гиперфизиологические концентрации кинуренина у пациентов с дефицитом кинуренин-3-монооксигеназы приводят к сдвигу в сторону выработки кинуреновой кислоты, что, как полагают, связано с когнитивным дефицитом в предсказательном поиске и зрительно-пространственной рабочей памяти . [ 20 ] Дефицит кинуренин-3-монооксигеназы связан с заболеваниями головного мозга (например, шизофрения , тики ) и печени. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

  1. ^ Перейти обратно: а б с Амарал, М. (2014). «Кристаллическая структура кинуренин-3-монооксигеназы - усечена в положении 394 плюс расщеплена метка HIS». дои : 10.2210/pdb4j34/pdb . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  2. ^ Филиппини, Грациелла Аллегри; Коста, Карло В.Л.; Бертаццо, Антонелла; Международное совещание по исследованию триптофана (1998 г.). Последние достижения в исследованиях триптофана: пути триптофана и серотонина . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 398. дои : 10.1007/978-1-4613-0381-7 . ISBN  978-1-4613-8026-9 . S2CID   38080353 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Смит, Джейсон Р.; Джейми, Джоан Ф.; Гиймен, Жиль Ж. (февраль 2016 г.). «Кинуренин-3-монооксигеназа: обзор структуры, механизма и ингибиторов». Открытие наркотиков сегодня . 21 (2): 315–324. дои : 10.1016/j.drudis.2015.11.001 . ISSN   1359-6446 . ПМИД   26589832 .
  4. ^ Хорн, У.; Ульрих, В.; Штаудингер, HJ (1971). «Очистка и характеристика L -кинуренин-3-гидроксилазы (EC 1.14.1.2.) из печени крыс». З. Физиол Хоппе-Зейлера. Хим . 352 (6): 837–842. дои : 10.1515/bchm2.1971.352.1.837 . ПМИД   5087636 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Амарал, М; Леви, К; Привет, диджей; Лафит, П; Отейро, Техас; Джорджини, Ф; Лейс, Д; Скраттон, Н.С. (2013). «Структурные основы ингибирования кинуренин-3-монооксигеназы» . Природа . 496 (7445): 382–385. Бибкод : 2013Natur.496..382A . дои : 10.1038/nature12039 . ПМК   3736096 . ПМИД   23575632 .
  6. ^ Хираи К.Х. и др. (2010). «Двойная роль карбоксильно-концевой области L -кинуренин-3-монооксигеназы печени свиньи: сигнал, направляющий на митохондрии, и ферментативная активность». Дж. Биохим . 148 (6): 639–650. дои : 10.1093/jb/mvq099 . ПМИД   20802227 .
  7. ^ Моул Д. и др. (2016). «Ингибирование кинуренин-3-монооксигеназы предотвращает полиорганную недостаточность на моделях острого панкреатита на грызунах» . Природная медицина . 22 (2): 202–209. дои : 10.1038/nm.4020 . ПМЦ   4871268 . ПМИД   26752518 .
  8. ^ Бретон, Дж.; и др. (2000). «Функциональная характеристика и механизм действия рекомбинантной кинуренин-3-гидроксилазы человека» . Евро. Дж. Биохим . 267 (4): 1092–1099. дои : 10.1046/j.1432-1327.2000.01104.x . ПМИД   10672018 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Крозье-Реабе, КР; и др. (2008). «Кинуренин-3-монооксигеназа из Pseudomonas fluorescens : субстратоподобные ингибиторы одновременно стимулируют восстановление флавина и стабилизируют промежуточное соединение флавин-пероксо, но приводят к образованию перекиси водорода». Биохимия . 47 (47): 12420–12433. дои : 10.1021/bi8010434 . ПМИД   18954092 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Энч Б. и др. (1976). «Флавин-кислородные производные, участвующие в гидроксилировании п -гидроксибензоатгидроксилазы» . Ж. Биол. Хим . 251 (9): 2550–2563. дои : 10.1016/S0021-9258(17)33523-8 . ПМИД   816794 .
  11. ^ Тевандаваккам М.А. и др. (2010). «Нацеливание на кинуренин-3-монооксигеназу (КМО). Значение для терапии болезни Хантингтона». Нейрол ЦНС. Разлад. Цели по наркотикам . 9 (6): 791–800. дои : 10.2174/187152710793237430 . ПМИД   20942784 .
  12. ^ Перейти обратно: а б Джорджини Ф., Хуанг С.Ю., Сатьясайкумар К.В. и др. (2013). «Направленное удаление кинуренин-3-монооксигеназы у мышей: новый инструмент для изучения метаболизма кинуренинового пути на периферии и мозге» . Журнал биологической химии . 288 (51): 36554–36566. дои : 10.1074/jbc.M113.503813 . ПМЦ   3868768 . ПМИД   24189070 .
  13. ^ Риос, К.; Сантамария, А. (1991). «Хинолиновая кислота является мощным перекисителем липидов в гомогенатах мозга крыс». Нейрохим. Рез . 16 (10): 1139–1143. дои : 10.1007/bf00966592 . ПМИД   1686636 . S2CID   28669340 .
  14. ^ Стоун, ТВ; Перкинс, Миннесота (1981). «Хинолиновая кислота: мощный эндогенный возбудитель аминокислотных рецепторов в ЦНС». Евро. Дж. Фармакол . 72 (4): 411–412. дои : 10.1016/0014-2999(81)90587-2 . ПМИД   6268428 .
  15. ^ Шварц, Р.; Бруно, JP; Муховский, П.Дж.; Ву, штаб-квартира (2012 г.). «Кинуренины в мозге млекопитающих. Когда физиология встречается с патологией» . Нат. Преподобный Нейроски . 13 (7): 465–477. дои : 10.1038/nrn3257 . ПМК   3681811 . ПМИД   22678511 .
  16. ^ Хилмас, К.; Перейра, EF; Алкондон, М.; Рассулпур, А.; Шварц, Р.; Альбукерке, EX (2001). «Метаболит мозга кинуреновая кислота ингибирует активность никотиновых рецепторов α7 и увеличивает экспрессию никотиновых рецепторов, отличных от α7: физиопатологические последствия» . Дж. Нейроски . 21 (19): 7463–7473. doi : 10.1523/JNEUROSCI.21-19-07463.2001 . ПМК   6762893 . ПМИД   11567036 .
  17. ^ Джорджини, Ф.; Гуидетти, П.; Нгуен, К.; Беннетт, Южная Каролина; Муховский, П.Дж. (2005). «Геномный скрининг дрожжей показал, что кинуренин-3-монооксигеназа является терапевтической мишенью при болезни Хантингтона» . Нат. Жене . 37 (5): 526–531. дои : 10.1038/ng1542 . ПМЦ   1449881 . ПМИД   15806102 .
  18. ^ Крестьянин, С.; Грин, восточно-западный регион; Бреда, К.; Сатьясайкумар, К.В.; Муховски, П.Дж.; Шварц, Р.; Кириаку, CP; Джорджини, Ф (2011). «Кинурениновый путь модулирует нейродегенерацию в дрозофилы модели болезни Хантингтона у » . Курс. Биол . 21 (11): 961–966. дои : 10.1016/j.cub.2011.04.028 . ПМЦ   3929356 . ПМИД   21636279 .
  19. ^ Мюллер, Н; Мьинт, AM; Шварц, MJ (2010). «Воспалительные биомаркеры и депрессия». Нейротокс. Рез . 19 (2): 308–318. дои : 10.1007/s12640-010-9210-2 . ПМИД   20658274 . S2CID   3225744 .
  20. ^ Воноди И., Колин-Стайн О., Сатьясайкумар К.В. и др. (2011). «Пониженная экспрессия гена кинуренин-3-монооксигеназы и активность ферментов при шизофрении и генетическая ассоциация с эндофенотипами шизофрении» . Генеральная психиатрия . 68 (7): 665–674. doi : 10.1001/archgenpsychiatry.2011.71 . ПМЦ   3855543 . ПМИД   21727251 .
  21. ^ Хольце М., Саетре П., Энгберг Г. и др. (2012). «Полиморфизмы кинуренин-3-монооксигеназы: актуальность для синтеза кинуреновой кислоты у пациентов с шизофренией и здоровых людей» . J Психиатрия Неврология . 37 (1): 53–57. дои : 10.1503/яп.100175 . ПМЦ   3244499 . ПМИД   21693093 .
  22. ^ Кэмпбелл, Брайан М.; Чарыч, Эрик; Ли, Анна В.; Мёллер, Томас (2014). «Кинуренины при заболеваниях ЦНС: регуляция воспалительными цитокинами» . Границы в неврологии . 8 (12): 12. дои : 10.3389/fnins.2014.00012 . ПМЦ   3915289 . ПМИД   24567701 .
  23. ^ Хукстра, П.Дж.; Андерсон, генеральный менеджер; Трост, PW (2007). «Кинуренин в плазме и связанные с ним меры у пациентов с тиковыми расстройствами». Европейская детская подростковая психиатрия . 16 (Приложение 1): 71–77. дои : 10.1007/s00787-007-1009-1 . PMID   17665285 . S2CID   39150343 .
  24. ^ Бунесс А., Рот А., Херрманн А., Шмитц О., Камп Х. и др. (2014). «Идентификация метаболитов, клинических химических маркеров и транскриптов, связанных с гепатотоксичностью» . ПЛОС ОДИН . 9 (5): е97249. Бибкод : 2014PLoSO...997249B . дои : 10.1371/journal.pone.0097249 . ПМК   4023975 . ПМИД   24836604 .
  25. ^ Юкико, Хирата; Такаши, Кавачи; Такаси, Сугимура (2 октября 1967 г.). «Жирная печень, вызванная инъекцией L -триптофана». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Липиды и липидный обмен . 144 (2): 233–241. дои : 10.1016/0005-2760(67)90153-1 . ПМИД   4168935 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 27a6c96bddfb6deb3c0fe8e583160d95__1711091460
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/27/95/27a6c96bddfb6deb3c0fe8e583160d95.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Kynurenine 3-monooxygenase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)