Орнитинтранскарбамилаза
внебиржевой | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | OTC , OCTD, орнитинкарбамоилтрансфераза, орнитинтранскарбамилаза, OTCD | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | ОМИМ : 300461 ; МГИ : 97448 ; Гомологен : 446 ; GeneCards : OTC ; ОМА : OTC – ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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 ]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]
Активный сайт
[ редактировать ]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]
Дефицит
[ редактировать ]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]
Уход
[ редактировать ]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]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000036473 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000031173 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ «Дефицит орнитинтранскарбамилазы» . Домашний справочник по генетике . Национальная медицинская библиотека Министерства здравоохранения и социальных служб США . Проверено 3 марта 2019 г.
- ^ «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.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 ]- Тачман М., Планте Р.Дж. (1995). «Мутации и полиморфизмы в гене орнитинтранскарбамилазы человека: дополнение к обновлению мутаций» . Человеческая мутация . 5 (4): 293–5. дои : 10.1002/humu.1380050404 . ПМИД 7627182 . S2CID 2951786 .
- Тучман М (1993). «Мутации и полиморфизмы в гене орнитинтранскарбамилазы человека» . Человеческая мутация . 2 (3): 174–8. дои : 10.1002/humu.1380020304 . ПМИД 8364586 . S2CID 42060839 .
- Мацуда И, Танасе С (сентябрь 1997 г.). «Ген орнитинтранскарбамилазы (OTC): мутации в 50 японских семьях с дефицитом OTC». Американский журнал медицинской генетики . 71 (4): 378–83. doi : 10.1002/(SICI)1096-8628(19970905)71:4<378::AID-AJMG2>3.0.CO;2-Q . ПМИД 9286441 .
- Вакабаяси Ю. (июль 1998 г.). «Тканеселективная экспрессия ферментов синтеза аргинина». Текущее мнение о клиническом питании и метаболической помощи . 1 (4): 335–9. дои : 10.1097/00075197-199807000-00004 . ПМИД 10565370 .
- Тачман М., Джалил Н., Моризоно Х., Шихи Л., Линч М.Г. (февраль 2002 г.). «Мутации и полиморфизмы в гене орнитинтранскарбамилазы человека» . Человеческая мутация . 19 (2): 93–107. дои : 10.1002/humu.10035 . ПМИД 11793468 . S2CID 25848898 .
- Фельдманн Д., Розе Ж.М., Пеле А., Хентцен Д., Бриан П., Юбер П., Ларжильер С., Рабье Д., Фаррио Ж.П., Мюнних А. (июль 1992 г.). «Сайт-специфический скрининг точковых мутаций при дефиците орнитинтранскарбамилазы» . Журнал медицинской генетики . 29 (7): 471–5. ПМК 1016021 . ПМИД 1353535 .
- Тухман М., Хольцкнехт Р.А., Герон А.Б., Берри С.А., Цай М.Ю. (ноябрь 1992 г.). «Шесть новых мутаций в гене орнитинтранскарбамилазы, обнаруженных с помощью одноцепочечного конформационного полиморфизма» . Педиатрические исследования . 32 (5): 600–4. дои : 10.1203/00006450-199211000-00024 . ПМИД 1480464 .
- Доусон С.Дж., Уайт, Лос-Анджелес (май 1992 г.). «Лечение эндокардита, вызванного Haemophilus aphrophilus, ципрофлоксацином». Журнал инфекции . 24 (3): 317–20. дои : 10.1016/S0163-4453(05)80037-4 . ПМИД 1602151 .
- Зюсс П.Дж., Цай М.Ю., Хольцкнехт Р.А., Горовиц М., Тухман М. (июнь 1992 г.). «Скрининг делеций генов и известных мутаций у 13 пациентов с дефицитом орнитинтранскарбамилазы». Биохимическая медицина и метаболическая биология . 47 (3): 250–9. дои : 10.1016/0885-4505(92)90033-У . ПМИД 1627356 .
- Громп М., Каски Коннектикут, Фенвик Р.Г. (февраль 1991 г.). «Улучшенная молекулярная диагностика дефицита орнитинтранскарбамилазы» . Американский журнал генетики человека . 48 (2): 212–22. ПМК 1683033 . ПМИД 1671317 .
- Хентцен Д., Пеле А., Фельдман Д., Рабье Д., Бертло Дж., Мюнних А. (декабрь 1991 г.). «Фатальная гипераммониемия в результате мутации C-to-T в сайте MspI гена орнитинтранскарбамилазы». Генетика человека . 88 (2): 153–6. дои : 10.1007/bf00206063 . ПМИД 1721894 . S2CID 23113285 .
- Страутниекс С., Ратленд П., Малкольм С. (декабрь 1991 г.). «Мутация аргинина 109 на глютамин у девочки с дефицитом орнитинкарбамоилтрансферазы» . Журнал медицинской генетики . 28 (12): 871–4. дои : 10.1136/jmg.28.12.871 . ПМК 1017166 . ПМИД 1757964 .
- Карстенс Р.П., Фентон В.А., Розенберг Л.Р. (июнь 1991 г.). «Идентификация ошибок сплайсинга РНК, приводящих к дефициту орнитинтранскарбамилазы человека» . Американский журнал генетики человека . 48 (6): 1105–14. дои : 10.1016/j.devcel.2014.12.007 . ПМК 1683104 . ПМИД 2035531 .
- Хата А, Мацуура Т, Сетояма С, Симада К, Ёкои Т, Акабоши I, Мацуда I (май 1991 г.). «Новая миссенс-мутация в экзоне 8 гена орнитинтранскарбамилазы у двух неродственных пациентов мужского пола с легким дефицитом орнитинтранскарбамилазы». Генетика человека . 87 (1): 28–32. дои : 10.1007/BF01213087 . ПМИД 2037279 . S2CID 31384734 .
- Легиус Э., Батен Э., Стул М., Маринен П., Кассиман Дж.Дж. (август 1990 г.). «Спорадический поздний дефицит орнитинтранскарбамилазы у мальчика с соматическим мозаицизмом из-за внутригенной делеции». Клиническая генетика . 38 (2): 155–9. дои : 10.1111/j.1399-0004.1990.tb03565.x . ПМИД 2208768 . S2CID 21521531 .
- Финкельштейн Дж. Э., Франкомано К. А., Брусилов С. В., Трайстман, доктор медицинских наук (июнь 1990 г.). «Использование денатурирующего градиентного гель-электрофореза для обнаружения мутаций и проспективной диагностики позднего дебюта дефицита орнитинтранскарбамилазы» . Геномика . 7 (2): 167–72. дои : 10.1016/0888-7543(90)90537-5 . ПМИД 2347583 .
- Громп М., Музный Д.М., Кэски Коннектикут (август 1989 г.). «Сканирующее обнаружение мутаций орнитинтранскарбамоилазы человека путем химического расщепления несоответствия» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (15): 5888–92. Бибкод : 1989PNAS...86.5888G . дои : 10.1073/pnas.86.15.5888 . ПМК 297736 . ПМИД 2474822 .
- Ли Дж.Т., Нуссбаум Р.Л. (декабрь 1989 г.). «Мутация аргинина на глутамин в остатке 109 орнитинтранскарбамилазы человека полностью устраняет ферментативную активность в клетках Cos1» . Журнал клинических исследований . 84 (6): 1762–6. дои : 10.1172/JCI114360 . ПМК 304053 . ПМИД 2556444 .
- Чу Т.В., Эфтиме Р., Штул Э., Штраус А.В. (июнь 1989 г.). «Синтетические транзитные пептиды ингибируют импорт и процессинг митохондриальных белков-предшественников» . Журнал биологической химии . 264 (16): 9552–8. дои : 10.1016/S0021-9258(18)60567-8 . ПМИД 2722850 .
- Хата А, Сетояма С, Симада К, Такеда Э, Курода Ю, Акабоши I, Мацуда I (июль 1989 г.). «Дефицит орнитинтранскарбамилазы, возникающий в результате замены C-на-T в экзоне 5 гена орнитинтранскарбамилазы» . Американский журнал генетики человека . 45 (1): 123–7. ПМЦ 1683378 . ПМИД 2741942 .
- Суммар М.Л., Тухман М. (29 апреля 2003 г.). «Обзор нарушений цикла мочевины». GeneReviews [Интернет] . ПМИД 20301396 .