Jump to content

Орнитинтранскарбамилаза

внебиржевой
Доступные структуры
ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы OTC , OCTD, орнитинкарбамоилтрансфераза, орнитинтранскарбамилаза, OTCD
Внешние идентификаторы ОМИМ : 300461 ; МГИ : 97448 ; Гомологен : 446 ; GeneCards : OTC ; ОМА : OTC – ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_000531

НМ_008769

RefSeq (белок)

НП_000522

НП_032795

Местоположение (UCSC) Chr X: 38,35 – 38,42 Мб Chr X: 10,12 – 10,19 Мб
в PubMed Поиск [3] [4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Орнитинтранскарбамилаза ( OTC ) (также называемая орнитинкарбамоилтрансферазой ) представляет собой фермент ( EC 2.1.3.3 ), который катализирует реакцию между карбамоилфосфатом (CP) и орнитином (Orn) с образованием цитруллина (Cit) и фосфата (P i ). Существует два класса безрецептурных препаратов: анаболические и катаболические. Эта статья посвящена безрецептурным анаболикам. Анаболические безрецептурные препараты облегчают шестой этап биосинтеза аминокислоты аргинина у прокариот. [5] Напротив, безрецептурный препарат млекопитающих играет важную роль в цикле мочевины , цель которого — улавливать токсичный аммиак и превращать его в мочевину, менее токсичный источник азота, для выведения.

Механизм реакции

[ редактировать ]
Механизм реакции: . Аминогруппа боковой цепи Orn нуклеофильно атакует карбонильный углерод CP, слева , с образованием тетраэдрического переходного состояния , посередине . Перегруппировка заряда освобождает Cit и Pi , верно . [6]

Структура

[ редактировать ]

OTC представляет собой тримерный белок. Есть три активных центра белка, которые расположены в щели между мономерами. Домен, связывающий карбамоилфосфат, находится на N-конце каждого мономера, тогда как С-конец содержит домен связывания орнитина. Оба связывающих домена имеют сходную структурную структуру с центральным параллельным β-складчатым листом, окаймленным α-спиралями и петлями. [7] Помимо связывающих доменов, OTC имеют петли SMG. Они поворачиваются, закрывая место связывания после того, как оба субстрата связались. SMG означает консервативный аминокислотный мотив Ser-Met-Gly. При замыкании эти остатки взаимодействуют с L-орнитином. Связывание CP вызывает глобальные конформационные изменения, тогда как связывание L-орнитина только индуцирует движение петли SMG для закрытия и изоляции сайта активации. [8]

Связывающие остатки в человеческом мономере OTC. Остатки орнитина (ОТ) выделены пурпурным цветом, остатки, связывающие карбамоилфосфат (CP), выделены темно-синим цветом, а другие остатки, входящие в петлю SMG, выделены бирюзовым цветом. [9]

Активный сайт

[ редактировать ]
Изображен CP, расположенный в сайте связывания OTC с остатками, которые играют важную роль в связывании CP. [9]

Мотив Ser-Thr-Arg-Thr-Arg из одной субъединицы и His из соседней субъединицы взаимодействуют с фосфатной группой CP для связывания. Первичный азот ЦП связывают остатки Gln, Cys и Arg. Карбонильный кислород ЦП связан остатками Thr, Arg и His. [10]

Аминокислотный состав

[ редактировать ]

Заводские OTC имеют наибольшее отличие от других OTC. Остатков Leu на 50–70% меньше, а остатков Arg вдвое больше. Число субъединиц в ОТС варьирует от 322 до 340 остатков. Животные имеют самую высокую плотность Leu. В результате расщепления остатков pI животного фермента равен 6,8, тогда как pI растительного фермента равен 7,6. [11] OTC для крыс, крупного рогатого скота и человека имеют одинаковый C-концевой остаток фенилаланина. С другой стороны, их N-концевые остатки различаются. Крысиные концы заканчиваются сером, бычьи — аспартатом, а человеческие — глицином. [12] [13]

Геномика

[ редактировать ]

Ген OTC человека расположен на коротком плече хромосомы X (Xp21.1). Ген расположен в Ватсоновой (плюсовой) цепи и имеет длину 73 тыс. оснований. Открытая рамка считывания из 1062 нуклеотидов распределена между 10 экзонами и девятью интронами. Кодируемый белок имеет длину 354 аминокислоты с прогнозируемой молекулярной массой 39,935 кДа. Посттранскрипционная модификация оставляет зрелый пептид с 322 аминокислотами и массой 36,1 кДа. [14] Белок расположен в митохондриальном матриксе. У млекопитающих ОТС экспрессируется в печени и слизистой оболочке тонкого кишечника.

Человеческие мутации

[ редактировать ]

Сообщалось о 341 мутации в OTC человека. По меньшей мере 259 из этих мутаций считаются мутациями, вызывающими заболевания. [15] Известно, что 149 из этих мутаций вызывают возникновение гипераммониемии в первые недели жизни. 70 манифестируют гипераммониемией у пациентов мужского пола в более позднем возрасте. Большинство мутаций происходит в известных функциональных мотивах, таких как петля SMG или домены связывания CP. [16]

безрецептурный мономер

Мутации в гене OTC могут вызвать дефицит орнитин-транскарбамилазы. Его классифицируют как нарушение цикла мочевины в связи с тем, что без правильной функции ОТК в крови начинает накапливаться аммиак. Накопление аммиака в крови известно как гипераммониемия. Несмотря на то, что аммиак в избытке токсичен, он является источником азота для организма. Следовательно, повышенное содержание аммиака также приведет к увеличению уровня азотсодержащих заменимых аминокислот глутамата , глютамина и аланина . Уровни карбамоилфосфата (КФ) начнут падать по мере снижения уровня азота мочевины в крови. Это приведет к перенаправлению CP на путь синтеза уридинмонофосфата . Оротовая кислота является продуктом этого пути. Повышенный уровень оротовой кислоты в моче может быть показателем того, что пациент страдает заболеванием, связанным с гипераммониемией.

Дефицит ОТС проявляется как в ранней, так и в поздней формах начала.

Раннее начало

[ редактировать ]

Раннее начало наблюдается у новорожденных. Симптомы нарушения цикла мочевины часто не проявляются, пока ребенок не оказывается дома, и не могут быть своевременно распознаны семьей и врачом первичной медико-санитарной помощи . Симптомы у детей раннего возраста с гипераммониемией неспецифичны: нежелание есть, проблемы с дыханием, температурой тела, судороги, необычные движения тела (подергивания) и сонливость. [17] По мере того, как накопление аммиака продолжается, симптомы прогрессируют от сонливости до летаргии , что может привести к коме . Аномальная поза (неконтролируемые движения) и энцефалопатия (повреждение головного мозга) часто связаны со степенью отека центральной нервной системы и давления на ствол мозга. Около 50% новорожденных с тяжелой гипераммониемией страдают судорогами.

Позднее начало

[ редактировать ]

При более легкой (или частичной) недостаточности ферментов цикла мочевины накопление аммиака может быть вызвано болезнью или стрессом практически в любой период жизни, что приводит к множественным легким повышениям концентрации аммиака в плазме [Bourrier et al. 1988]. У пациентов с частичной недостаточностью ферментов симптомы могут наблюдаться с задержкой на месяцы или годы. Признаки того, что вы, возможно, страдаете от безрецептурного дефицита или нарушения цикла мочевины, включают «эпизоды бреда, неустойчивого поведения или снижения сознания, головные боли, рвота, отвращение к пище с высоким содержанием белка и судороги». [18]

Потенциальным лечением высокого уровня аммиака является назначение бензоата натрия , который в сочетании с глицином образует гиппурат , одновременно удаляя аммониевую группу. Биотин также играет важную роль в функционировании фермента OTC. [19] и, как было показано в экспериментах на животных, снижает интоксикацию аммиаком. Кроме того, в качестве лечения было предложено и изучено использование терапевтической гипотермии всего тела (ТГ). Считается, что ТН повышает эффективность диализа для извлечения аммиака из организма. [20] [21]

  1. ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000036473 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000031173 Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Кунин Р., Глансдорф Н., Пьерар А., Сталон В. (сентябрь 1986 г.). «Биосинтез и метаболизм аргинина у бактерий» . Микробиологические обзоры . 50 (3): 314–52. дои : 10.1128/мр.50.3.314-352.1986 . ПМК   373073 . ПМИД   3534538 .
  6. ^ Лэнгли Д.Б., Темплтон, доктор медицинских наук, Филдс, Б.А., Митчелл Р.Э., Коллайер, Калифорния (июнь 2000 г.). «Механизм инактивации орнитинтранскарбамоилазы Ndelta-(N'-сульфодиаминофосфинил)-L-орнитином, истинным аналогом переходного состояния? Кристаллическая структура и значение каталитического механизма» . Журнал биологической химии . 275 (26): 20012–9. дои : 10.1074/jbc.M000585200 . ПМИД   10747936 .
  7. ^ Шанкаранараянан Р., Черный М.М., Черный Л.Т., Гарен Ч.Р., Морадиан Ф., Джеймс М.Н. (январь 2008 г.). «Кристаллические структуры орнитинкарбамоилтрансферазы из микобактерии туберкулеза и ее тройной комплекс с карбамоилфосфатом и L-норвалином раскрывают каталитический механизм фермента». Журнал молекулярной биологии . 375 (4): 1052–63. дои : 10.1016/j.jmb.2007.11.025 . ПМИД   18062991 .
  8. ^ Ха Ю, Макканн М.Т., Тачман М., Аллевелл Н.М. (сентябрь 1997 г.). «Вызванное субстратом конформационное изменение тримерной орнитинтранскарбамоилазы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (18): 9550–5. Бибкод : 1997PNAS...94.9550H . дои : 10.1073/pnas.94.18.9550 . ПМК   23215 . ПМИД   9275160 .
  9. ^ Jump up to: а б ВВП : 1C9Y ; Ши Д., Моризоно Х., Аояги М., Тачман М., Аллевелл Н.М. (июнь 2000 г.). «Кристаллическая структура орнитинтранскарбамилазы человека в комплексе с карбамоилфосфатом и L-норвалином при разрешении 1,9 А». Белки . 39 (4): 271–7. doi : 10.1002/(SICI)1097-0134(20000601)39:4<271::AID-PROT10>3.0.CO;2-E . ПМИД   10813810 . S2CID   22697980 .
  10. ^ Ши Д., Моризоно Х., Юй X, Тонг Л., Аллевелл Н.М., Тачман М. (март 2001 г.). «Человеческая орнитинтранскарбамилаза: кристаллографические данные о распознавании субстратов и конформационных изменениях» . Биохимический журнал . 354 (Часть 3): 501–9. дои : 10.1042/bj3540501 . ПМЦ   1221681 . ПМИД   11237854 .
  11. ^ Слокам Р.Д., Ричардсон Д.П. (1 мая 1991 г.). «Очистка и характеристика орнитинтранскарбамилазы из гороха ( Pisum sativum L.)» . Физиология растений . 96 (1): 262–8. дои : 10.1104/стр.96.1.262 . ПМЦ   1080743 . ПМИД   11538003 .
  12. ^ Калоусек Ф., Франсуа Б., Розенберг Л.Е. (июнь 1978 г.). «Выделение и характеристика орнитинтранскарбамилазы из нормальной печени человека» . Журнал биологической химии . 253 (11): 3939–44. дои : 10.1016/S0021-9258(17)34781-6 . ПМИД   25896 .
  13. ^ Ласти CJ, Джилка Р.Л., Нич Э.Х. (октябрь 1979 г.). «Орнитинтранскарбамилаза печени крысы. Кинетические, физические и химические свойства» . Журнал биологической химии . 254 (20): 10030–6. дои : 10.1016/S0021-9258(19)86668-1 . ПМИД   489581 .
  14. ^ Хорвич А.Л., Калоусек Ф., Фентон В.А., Поллок Р.А., Розенберг Л.Е. (февраль 1986 г.). «Нацеливание преорнитинтранскарбамилазы на митохондрии: определение критических областей и остатков в лидерном пептиде». Клетка . 44 (3): 451–9. дои : 10.1016/0092-8674(86)90466-6 . ПМИД   3943133 . S2CID   23799662 .
  15. ^ Шимчикова Д., Хенеберг П. (декабрь 2019 г.). «Уточнение прогнозов эволюционной медицины на основе клинических данных о проявлениях менделевских болезней» . Научные отчеты . 9 (1): 18577. Бибкод : 2019NatSR...918577S . дои : 10.1038/s41598-019-54976-4 . ПМК   6901466 . ПМИД   31819097 .
  16. ^ Ямагути С., Брейли Л.Л., Моризоно Х., Бэйл А.Э., Тачман М. (июль 2006 г.). «Мутации и полиморфизмы в гене орнитинтранскарбамилазы человека (ОТС)» . Человеческая мутация . 27 (7): 626–32. дои : 10.1002/humu.20339 . ПМИД   16786505 . S2CID   26009099 .
  17. ^ «Дефицит орнитинтранскарбамилазы» . Домашний справочник по генетике . Национальная медицинская библиотека Министерства здравоохранения и социальных служб США . Проверено 3 марта 2019 г.
  18. ^ «Дефицит орнитинтранскарбамилазы» . Информационный центр по генетическим и редким заболеваниям (GARD) – программа NCATS . Национальные институты здравоохранения, Министерство здравоохранения и социальных служб США . Проверено 3 марта 2019 г.
  19. ^ Нагамине Т., Сайто С., Канеко М., Секигути Т., Сугимото Х., Такехара К., Такаги Х. (июнь 1995 г.). «Влияние биотина на интоксикацию аммиаком у крыс и мышей». Журнал гастроэнтерологии . 30 (3): 351–5. дои : 10.1007/bf02347511 . ПМИД   7647902 . S2CID   29888321 .
  20. ^ Лихтер-Конеки У., Надкарни В., Муджил А., Кук Н., Пешль Дж., Мейер М.Т., Диммок Д., Баумгарт С. (август 2013 г.). «Возможность вспомогательной терапевтической гипотермии при гипераммониемии и энцефалопатии вследствие нарушений цикла мочевины и органических ацидемий». Молекулярная генетика и обмен веществ . 109 (4): 354–9. дои : 10.1016/j.ymgme.2013.05.014 . ПМИД   23791307 .
  21. ^ Лихтер-Конеки Ю, Калдович Л, Моризоно Х, Симпсон К (апрель 2016 г.). «Дефицит орнитин-транскарбамилазы» . Адам М.П., ​​Ардингер Х.Х., Пагон Р.А., Уоллес С.Е., Бин Л.Дж., Стивенс К., Амемия А. (ред.). Джин Обзоры . Сиэтл (Вашингтон): Вашингтонский университет, Сиэтл. ПМИД   24006547 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 459a107357c80e00bd607b43bd44be7b__1721670360
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/45/7b/459a107357c80e00bd607b43bd44be7b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Ornithine transcarbamylase - 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.)