Jump to content

Холинацетилтрансфераза

Холинацетилтрансфераза
Идентификаторы
Номер ЕС. 2.3.1.6
Номер CAS. 9012-78-6
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
ЧАТ
Доступные структуры
ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы CHAT , CHOACTASE, CMS1A, CMS1A2, CMS6, холин-О-ацетилтрансфераза
Внешние идентификаторы Опустить : 118490 ; МГИ : 88392 ; Гомологен : 40693 ; GeneCards : ЧАТ ; ОМА : ЧАТ - ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_009891

RefSeq (белок)

НП_034021

Местоположение (UCSC) Чр 10: 49,61 – 49,67 Мб Чр 14: 32,13 – 32,19 Мб
в PubMed Поиск [3] [4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Холинацетилтрансфераза (обычно сокращенно ChAT , но иногда CAT ) представляет собой трансферазу, фермент ответственный за синтез нейромедиатора ацетилхолина . ХАТ катализирует перенос ацетильной группы от кофермента ацетил-КоА к холину , образуя ацетилхолин (АХ). ХАТ обнаруживается в высоких концентрациях в холинергических нейронах как центральной нервной системы (ЦНС), так и периферической нервной системы (ПНС). Как и большинство белков нервных окончаний, ХАТ вырабатывается в теле нейрона и транспортируется к нервному окончанию , где его концентрация наиболее высока. Присутствие ХАТ в нервной клетке классифицирует эту клетку как «холинергический» нейрон. У человека фермент холин-ацетилтрансфераза кодируется CHAT геном . [5]

Холинацетилтрансфераза была впервые описана Дэвидом Нахмансоном и А.Л. Мачадо в 1943 году. [6] Немецкий биохимик Нахмансон изучал процесс проведения нервных импульсов и использования энергетических химических реакций в клетках, опираясь на работы нобелевских лауреатов Отто Варбурга и Отто Мейергофа о ферментации , гликолизе и сокращении мышц . Основываясь на предыдущих исследованиях, показывающих, что «действие ацетилхолина на структурные белки» отвечает за нервные импульсы, Нахмансон и Мачадо исследовали происхождение ацетилхолина. [7]

Из головного мозга и нервной ткани был извлечен фермент, образующий ацетилхолин. Образование происходит только в присутствии аденозинтрифосфата (АТФ) . Фермент называется холин ацетилаза.

- Нахмансон и Мачадо, 1943 г. [6]

АТФ ) на На момент этого открытия механизм действия ацетилтрансферазы был неизвестен, однако Нахмансон предположил, что ацетилфосфат или фосфорилхолин заменяют фосфат (из холин или ацетат-ион. [6] Лишь в 1945 году коэнзим А (КоА) был открыт одновременно и независимо тремя лабораториями. [8] [9] [10] Нахмансон — один из них. Впоследствии, в 1951 году, был открыт ацетил-КоА, который тогда назывался «активным ацетатом». [11] Трехмерная структура крысиного ЧАТ была решена только почти 60 лет спустя, в 2004 году. [12]

Структура

[ редактировать ]

Трехмерная структура ChAT была расшифрована методом рентгеновской кристаллографии PDB : 2FY2 . Холин связан в активном центре ChAT посредством нековалентных взаимодействий между положительно заряженным амином холина и гидроксильной группой Tyr552, в дополнение к водородной связи группой холина между гидроксильной и остатком гистидина His324.

Субстрат холина помещается в карман внутри ChAT, а ацетил-КоА — в карман на поверхности белка. Трехмерная кристаллическая структура показывает, что ацетильная группа ацетил-КоА примыкает к карману связывания холина, сводя к минимуму расстояние между донором ацетильной группы и получателем.

Гомология

[ редактировать ]

ChAT очень консервативен в геноме животных. В частности, среди млекопитающих наблюдается очень высокое сходство последовательностей. человека и кошки ( Felis catus Например, ChAT ) имеют 89% идентичности последовательностей.Идентичность последовательности с дрозофилой составляет около 30%. [13]

Формы чата

[ редактировать ]

Существует две формы ХАТ: растворимая форма и мембраносвязанная форма. [14] На растворимую форму приходится 80-90% общей активности фермента, тогда как на мембраносвязанную форму приходится остальная часть активности 10-20%. [15] Однако уже давно ведутся споры о том, как последняя форма ChAT связана с мембраной. [16] Мембраносвязанная форма ХАТ связана с синаптическими везикулами. [17]

Общие и периферические изоформы ChAT

[ редактировать ]

Существуют две изоформы ChAT, обе кодируемые одной и той же последовательностью. Общий тип ChAT (cChAT) присутствует как в ЦНС, так и в ПНС. ChAT периферического типа (pChAT) преимущественно экспрессируется в ПНС у людей и возникает в результате пропуска экзонов (экзоны 6–9) во время посттранскрипционной модификации . Следовательно, аминокислотная последовательность очень похожа; однако в pChAT отсутствуют части последовательности, присутствующие в cChAT. Изоформа pChAT была открыта в 2000 году на основе наблюдений за тем, что антитела ChAT, полученные из головного мозга, не окрашивают периферические холинергические нейроны, как это происходит с антителами, обнаруженными в мозге. Этот механизм сплайсинга генов , который приводит к различиям cChAT и pChAT, наблюдался у различных видов, включая как позвоночных млекопитающих, так и беспозвоночных моллюсков, что позволяет предположить, что этот механизм приводит к некоторым еще невыявленным эволюционным преимуществам.

синтез и транспорт АХ в клетках [18]

Холинергические системы участвуют в многочисленных неврологических функциях. Изменения в некоторых холинергических нейронах могут быть причиной нарушений при болезни Альцгеймера . Белок, кодируемый этим геном, синтезирует нейромедиатор ацетилхолин . Ацетилхолин действует на два класса рецепторов центральной нервной системы мускариновые и никотиновые , каждый из которых участвует в различных физиологических реакциях. Роль ацетилхолина в никотиновых рецепторах все еще изучается. Вероятно, это связано с путями вознаграждения/подкрепления, о чем свидетельствует вызывающая зависимость природа никотина , который также связывается с никотиновым рецептором. Мускариновое действие ацетилхолина на ЦНС участвует в обучении и памяти. Утрата холинергической иннервации в неокортексе связана с потерей памяти, о чем свидетельствуют запущенные случаи болезни Альцгеймера. В периферической нервной системе холинергические нейроны участвуют в контроле висцеральных функций, таких как, помимо прочего, сокращение сердечной мышцы и функция желудочно-кишечного тракта.

Его часто используют в качестве иммуногистохимического маркера двигательных нейронов (мотонейронов).

Мутанты ChAT были выделены у нескольких видов, включая C. elegans , Drosophila и человека. Большинство нелетальных мутантов, имеющих фенотип недикого типа, проявляют некоторую активность, но значительно меньшую, чем дикий тип.

У C. elegans несколько мутаций ChAT были связаны с геном cha-1. Все мутации приводят к значительному снижению активности ChAT. В некоторых случаях процент потери активности может превышать 98%. Фенотипические эффекты включают замедление роста, уменьшение размера, нескоординированное поведение и отсутствие чувствительности к ингибиторам холинэстеразы . [19] Все изолированные чувствительные к температуре мутанты были дрозофилы летальными. Перед смертью у пораженных мух наблюдается изменение поведения, включая неконтролируемые движения и изменение активности электроретинограммы . [20]

Человеческий ген, ответственный за кодирование ChAT, — это CHAT. Мутации в CHAT связаны с врожденным миастеническим синдромом — заболеванием, которое приводит к общей недостаточности и слабости двигательных функций. Дальнейшие симптомы включают фатальное апноэ . Было показано, что из десяти изолированных мутантов у 1 полностью отсутствует активность, у 8 активность значительно снижена, а у 1 функция неизвестна. [21]

Клиническое значение

[ редактировать ]

болезнь Альцгеймера

[ редактировать ]

( Болезнь Альцгеймера БА) связана с трудностями в памяти и познании. Концентрации ацетилхолина и ХАТ заметно снижаются в неокортексе головного мозга и гиппокампе. [22] Хотя потеря клеток и дисфункция холинергических нейронов считаются факторами, способствующими развитию болезни Альцгеймера, обычно они не считаются основным фактором развития этого заболевания. Предполагается, что агрегация и отложение бета-амилоидного белка нарушает метаболизм нейронов и дополнительно повреждает холинергические аксоны в коре и холинергические нейроны в базальном отделе переднего мозга. [23]

Боковой амиотрофический склероз

[ редактировать ]

Боковой амиотрофический склероз (БАС) является одним из наиболее распространенных заболеваний двигательных нейронов. При БАС обнаруживается значительная потеря иммунореактивности ChAT. [24] Предполагается, что холинергическая функция участвует в неконтролируемом повышении внутриклеточной концентрации кальция, причина которого до сих пор остается неясной. [25]

Наркотики

[ редактировать ]

Неостигмин метилсульфат, антихолинэстеразный агент, использовался для воздействия на ChAT. В частности, было показано, что использование неостигмина метилсульфата оказывает положительный эффект против врожденного миастенического синдрома. [26]

воздействие эстрадиола увеличивает ХАТ у самок крыс. Было показано, что [27]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000070748 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000021919 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. ^ Штраус В.Л., Кемпер Р.Р., Джаякар П., Конг К.Ф., Херш Л.Б., Хилт Д.К., Рабин М. (февраль 1991 г.). «Ген холин-ацетилтрансферазы человека картируется в области 10q11-q22.2 путем гибридизации in situ» . Геномика . 9 (2): 396–8. дои : 10.1016/0888-7543(91)90273-H . ПМИД   1840566 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с Нахмансон Д., Мачадо А.Л. (1943). «Образование ацетилхолина. Новый фермент: холинацетилаза». Дж. Нейрофизиология . 6 (5): 397–403. дои : 10.1152/jn.1943.6.5.397 .
  7. ^ Берман Р., Уилсон И.Б., Нахмансон Д. (сентябрь – октябрь 1953 г.). «Специфичность холинацетилазы в отношении биологической функции». Биохимика и биофизика Acta . 12 (1–2): 315–24. дои : 10.1016/0006-3002(53)90150-4 . ПМИД   13115440 .
  8. ^ Липманн Ф., Каплан Н.О. (1946). «Общий фактор ферментативного ацетилирования сульфаниламида и холина» . Ж. Биол. Хим . 162 (3): 743–744. дои : 10.1016/S0021-9258(17)41419-0 .
  9. ^ Липтон М.А. (1946). «Механизм ферментативного синтеза ацетилхолина». Фед. Проц . 5 (1 часть 2): 145. PMID   21066687 .
  10. ^ Нахмансон Д., Берман М. (1946). «Исследования холинацетилазы; по получению кофермента и его влиянию на фермент» . Ж. Биол. Хим . 165 (2): 551–63. дои : 10.1016/S0021-9258(17)41168-9 . ПМИД   20276121 .
  11. ^ Джонс Д.Х., Нельсон В.Л. (1968). «Метод выделения продуктов кофермента А». Анальный. Биохим . 26 (3): 350–7. дои : 10.1016/0003-2697(68)90195-4 . ПМИД   5716187 .
  12. ^ Говиндасами Л., Педерсен Б., Лиан В., Кукар Т., Гу Ю, Джин С., Агбандже-Маккенна М., Ву Д., Маккенна Р. (ноябрь 2004 г.). «Структурные данные и функциональные последствия холин-ацетилтрансферазы». Журнал структурной биологии . 148 (2): 226–35. дои : 10.1016/j.jsb.2004.06.005 . ПМИД   15477102 .
  13. ^ Ода Ю. (ноябрь 1999 г.). «Холин-ацетилтрансфераза: строение, распределение и патологические изменения в центральной нервной системе». Международная патология . 49 (11): 921–37. дои : 10.1046/j.1440-1827.1999.00977.x . ПМИД   10594838 . S2CID   23621617 .
  14. ^ Тандон А., Бачу М., Уэлдон П., Полоса С., Коллиер Б. (1996). «Влияние применения колхицина на преганглионарные аксоны на активность холин-ацетилтрансферазы, а также содержание и высвобождение ацетилхолина в верхнем шейном ганглии». Дж. Нейрохем . 66 (3): 1033–41. дои : 10.1046/j.1471-4159.1996.66031033.x . ПМИД   8769864 . S2CID   44586742 .
  15. ^ Пахуд Г., Салем Н., ван де Гур Дж., Медилански Дж., Пеллегринелли Н., Эдер-Колли Л. (25 мая 1998 г.). «Изучение субклеточной локализации мембраносвязанной холин-ацетилтрансферазы в центральной нервной системе дрозофилы и ее связи с мембранами». Европейский журнал неврологии . 10 (5): 1644–53. дои : 10.1046/j.1460-9568.1998.00177.x . ПМИД   9751137 . S2CID   24196247 .
  16. ^ Брюс Дж., Херш Л.Б. (декабрь 1987 г.). «Исследования детергента, высвобождающего холин-ацетилтрансферазу из мембранных фракций мозга крысы и человека». Нейрохим Рез . 12 (12): 1059–66. дои : 10.1007/bf00971705 . ПМИД   2450285 . S2CID   4336737 .
  17. ^ Кэрролл П.Т. (1994). «Мембраносвязанная холин-О-ацетилтрансфераза в ткани гиппокампа крысы связана с синаптическими везикулами». Мозговой Рес . 633 (1–2): 112–8. дои : 10.1016/0006-8993(94)91529-6 . ПМИД   8137149 . S2CID   1139292 .
  18. ^ Рэнд, Джеймс. «Ацетилхолин» . Червячная Книга.
  19. ^ Рэнд Дж.Б., Рассел Р.Л. (февраль 1984 г.). «Мутанты нематоды Caenorhabditis elegans с дефицитом холинацетилтрансферазы» . Генетика . 106 (2): 227–48. дои : 10.1093/генетика/106.2.227 . ПМК   1202253 . ПМИД   6698395 .
  20. ^ Гринспен Р.Дж. (1980). «Мутации холин-ацетилтрансферазы и связанные с ней нервные дефекты». Журнал сравнительной физиологии . 137 (1): 83–92. дои : 10.1007/BF00656920 . S2CID   45897606 .
  21. ^ Оно К., Цуджино А., Бренгман Дж.М., Харпер С.М., Байзер З., Удд Б., Бейринг Р., Робб С., Киркхэм Ф.Дж., Энгель А.Г. (13 февраля 2001 г.). «Мутации холин-ацетилтрансферазы вызывают миастенический синдром, связанный с эпизодическим апноэ у людей» . Труды Национальной академии наук . 98 (4): 2017–2022. Бибкод : 2001ПНАС...98.2017О . дои : 10.1073/pnas.98.4.2017 . ПМК   29374 . ПМИД   11172068 .
  22. ^ Бартус Р.Т., Дин Р.Л., Бир Б., Липпа А.С. (30 июля 1982 г.). «Холинергическая гипотеза гериатрической дисфункции памяти». Наука . 217 (4558): 408–14. Бибкод : 1982Sci...217..408B . дои : 10.1126/science.7046051 . ПМИД   7046051 .
  23. ^ Геула С., Месулам М.М., Сарофф Д.М., Ву К.К. (январь 1998 г.). «Взаимосвязь между бляшками, клубками и потерей кортикальных холинергических волокон при болезни Альцгеймера» . J Neuropathol Exp Neurol . 57 (1): 63–75. дои : 10.1097/00005072-199801000-00008 . ПМИД   9600198 .
  24. ^ Ода Ю, Имаи С, Наканиси И, Итикава Т, Дегучи Т (декабрь 1995 г.). «Иммуногистохимическое исследование холин-ацетилтрансферазы в спинном мозге больных боковым амиотрофическим склерозом». Патол Междунар . 45 (12): 933–9. дои : 10.1111/j.1440-1827.1995.tb03418.x . ПМИД   8808298 . S2CID   23763400 .
  25. ^ Моррисон Б.М., Моррисон Дж.Х. (январь 1999 г.). «Боковой амиотрофический склероз, связанный с мутациями супероксиддисмутазы: предполагаемый механизм дегенерации». Мозговой Res Мозговой Res Rev. 29 (1): 121–35. дои : 10.1016/s0165-0173(98)00049-6 . ПМИД   9974153 . S2CID   28937351 .
  26. ^ Грир М., Шотланд М. (июль 1960 г.). «Миастения у новорожденных». Педиатрия . 26 : 101–8. дои : 10.1542/педс.26.1.101 . ПМИД   13851666 . S2CID   8672902 .
  27. ^ Луине В.Н. (август 1985 г.). «Эстрадиол увеличивает активность холин-ацетилтрансферазы в определенных базальных ядрах переднего мозга и проекционных областях самок крыс». Экспериментальная неврология . 89 (2): 484–90. дои : 10.1016/0014-4886(85)90108-6 . ПМИД   2990988 . S2CID   1525252 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 61d140e3b6cc38f37b6f5d85ed77d22e__1703810520
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/61/2e/61d140e3b6cc38f37b6f5d85ed77d22e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Choline acetyltransferase - 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.)