Тартрат-резистентная кислая фосфатаза
АСР5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | ACP5 , HPAP, SPENCDI, TRAP, TRACP5a, TRACP5b, TrATPase, кислая фосфатаза 5, устойчивая к тартратам, TRAcP | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Опустить : 171640 ; МГИ : 87883 ; Гомологен : 115578 ; Генные карты : ACP5 ; ОМА : ACP5 – ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Тартрат-резистентная кислая фосфатаза ( TRAP или TRAPase ), также называемая кислой фосфатазой 5, тартрат-резистентной ( ACP5 ), представляет собой гликозилированный мономерный металлопротеиновый фермент, экспрессируемый у млекопитающих. [ 5 ] Он имеет молекулярную массу около 35 кДа, основную изоэлектрическую точку (7,6–9,5) и оптимальную активность в кислых условиях. TRAP синтезируется в виде латентного профермента и активируется путем протеолитического расщепления и восстановления. [ 6 ] [ 7 ] Он отличается от других кислых фосфатаз млекопитающих своей устойчивостью к ингибированию тартратом и молекулярной массой.
Механизм гидролиза эфиров фосфорной кислоты с помощью TRAP заключается в механизме нуклеофильной атаки. [ 8 ] при этом катализ происходит при связывании фосфатного субстрата с Fe 2+ на активном сайте TRAP. Затем следует нуклеофильная атака гидроксидного лиганда на связанный атом фосфора, что приводит к разрыву сложноэфирной связи фосфорной кислоты и образованию спирта. Точная идентичность и механизм действия гидроксидного лиганда неясны, но считается, что это либо гидроксид, соединяющий ионы металлов внутри активного центра, либо концевой гидроксид, связанный с Fe. 3+ , с противоречивыми отчетами для обоих механизмов.
Экспрессия TRAP и локализация клеток
[ редактировать ]В нормальных условиях TRAP в высокой степени экспрессируется остеокластами , активированными макрофагами , нейронами и эндометрием свиньи во время беременности. [ 9 ] [ 10 ] У новорожденных крыс TRAP также обнаруживается в селезенке, тимусе, печени, почках, коже, легких и сердце на низких уровнях. Экспрессия TRAP увеличивается при определенных патологических состояниях. К ним относятся лейкемический ретикулоэндотелиоз ( волосатоклеточный лейкоз ), болезнь Гоше , ВИЧ-индуцированная энцефалопатия , остеокластома и остеопороз , а также метаболические заболевания костей.
В остеокластах TRAP локализуется в волнистой пограничной зоне, лизосомах, цистернах Гольджи и везикулах. [ 7 ]
Ген TRAP, организация промотора и транскрипция
[ редактировать ]TRAP млекопитающих кодируется одним геном, который локализован на 19-й хромосоме (19p13.2–13.3) у человека и на 9-й хромосоме у мышей. ДНК TRAP, как и ожидалось на основе секвенирования белков , высококонсервативна во всем классе млекопитающих. Ген TRAP был клонирован и секвенирован у свиней, крыс, людей и мышей. [ 11 ] Гены TRAP человека, мыши и свиньи содержат 5 экзонов и имеют кодон ATG в начале экзона 2, причем экзон 1 является некодирующим. Внутри промотора экзона 1 имеется три различных «тканеспецифичных» промотора : 1A, 1B и 1C. [ 12 ] Это позволит жестко контролировать экспрессию TRAP. С этого гена транскрибируется мРНК размером 1,5 т.п.н. с открытой рамкой считывания (ORF) 969–975 п.н., кодирующая белок из 323–325 аминокислот. У крысы ORF имеет длину 981 п.о. и кодирует белок, состоящий из 327 аминокислот. TRAP переводится как одиночный полипептид. Транскрипция гена TRAP регулируется транскрипционным фактором, связанным с микрофтальмией . [ 13 ] [ 14 ]
Физиология и патология
[ редактировать ]TRAP приписывают множество функций, и его физиологическая роль, вероятно, разнообразна. Исследования нокаута на мышах, а также заболевание человека, связанное с генетической недостаточностью TRAP, проливают некоторый свет на его функции. В нокаут-исследованиях TRAP −/− у мышей наблюдается легкий остеопетроз , связанный со снижением активности остеокластов. Это приводит к утолщению и укорочению коркового слоя, формированию булавовидных деформаций дистального отдела бедренной кости и расширению эпифизарных пластинок роста с задержкой минерализации хряща, причем все эти явления увеличиваются с возрастом. [ 15 ] У трансгенных мышей со сверхэкспрессией TRAP наблюдается легкий остеопороз наряду с повышенной активностью остеобластов и синтезом кости . [ 16 ] Предполагаемые функции TRAP включают остеопонтина / костных сиалопротеинов дефосфорилирование , генерацию активных форм кислорода (АФК), транспорт железа, а также фактор роста и дифференцировки клеток . Генетическая недостаточность TRAP, обусловленная биаллельными рецессивными мутациями в гене ACP5, лежит в основе заболевания человека спондиленхондродисплазия. [ 17 ] Клинический фенотип включает кости, центральную нервную систему и иммунную систему. [ 18 ] Патогенез, вероятно, включает дефект костной реабсорбции, а также иммунную дисрегуляцию из-за нарушения дефосфорилирования остеопонтина, но может быть более сложным и требует дальнейшего выяснения.
Дефосфорилирование белков и миграция остеокластов
[ редактировать ]Показано, что остеопонтин и костный сиалопротеин, фосфопротеины костного матрикса, являются высокоэффективными in vitro TRAP субстратами , которые при фосфорилировании связываются с остеокластами. [ 19 ] При частичном дефосфорилировании как остеопонтин, так и костный сиалопротеин неспособны связываться с остеокластами . На основании этого эффекта была выдвинута гипотеза, что TRAP секретируется из взъерошенной границы, дефосфорилирует остеопонтин и обеспечивает миграцию остеокластов и дальнейшую резорбцию.
поколение АФК
[ редактировать ]Активные формы кислорода (АФК) генерируются в макрофагах и остеокластах из супероксида (O 2 −. ), образующийся при действии НАДФН-оксидазы на кислород (О 2 ). [ 20 ] Они играют важную роль в функционировании фагоцитирующих клеток.
TRAP, содержащий окислительно-восстановительно-активное железо, катализирует образование АФК посредством химии Фентона: [ 21 ]
- O 2 → (НАДФН-оксидаза) O 2− ∙ → (супероксиддисмутаза) H 2 O 2 → (каталаза) H 2 O + O 2
- ТРАП-Фе 3+ (фиолетовый) + О 2− ∙ → ТРАП-Фе 2+ (розовый) + О 2
- H 2 O 2 + ЛОВУШКА-Fe 2+ (розовый) → НО ∙ + ТО − + ТРАП-Фе 3+
с образованием гидроксильных радикалов , перекиси водорода и синглетного кислорода. В остеокластах АФК генерируются на взъерошенной границе и, по-видимому, необходимы для резорбции и деградации.
Железный транспорт
[ редактировать ]У беременных свиноматок экспрессия утероферрина в маточных жидкостях высока. [ 22 ] Из-за уникальной анатомии свиной матки и специфической, индуцированной прогестероном экспрессии TRAP; предполагается, что утероферрин действует как белок-переносчик железа.
Фактор роста и дифференцировки клеток
[ редактировать ]TRAP связан с миграцией остеокластов к местам резорбции кости, и считается, что, попав туда, TRAP инициирует дифференцировку, активацию и пролиферацию остеокластов . Эта гипотеза была сформирована в результате изучения костной структуры мышей с TRAP-нулевым эффектом. Было отмечено, что помимо остеопетроза костеобразование происходило бессистемно, микроархитектоника была крайне нерегулярной. [ 23 ]
Было обнаружено, что у мышей со сверхэкспрессией TRAP пораженные мыши страдают тяжелым ожирением. Это привело к гипотезе о том, что TRAP участвует в гиперпластическом ожирении.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000102575 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000001348 – 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 .
- ^ Баумбах Г.А., Сондерс П.Т., Кетчем К.М., Базер Ф.В., Робертс Р.М. (июль 1991 г.). «Утероферрин содержит сложные олигосахариды с высоким содержанием маннозы при синтезе in vitro». Молекулярная и клеточная биохимия . 105 (2): 107–117. дои : 10.1007/bf00227750 . ПМИД 1922010 . S2CID 30416983 .
- ^ Люсберг Дж., Эк-Риландер Б., Андерссон Г. (октябрь 1999 г.). «Тартрат-резистентная пурпурная кислая фосфатаза синтезируется как латентный профермент и активируется цистеиновыми протеиназами» . Биохимический журнал . 343 Ч. 1 (1): 63–69. дои : 10.1042/0264-6021:3430063 . ПМЦ 1220524 . ПМИД 10493912 .
- ^ Jump up to: а б Люсберг Дж., Ван Ю., Лонг П., Норгард М., Доддс Р., Халтенби К. и др. (август 2005 г.). «Протеолитическое удаление репрессивного петлевого домена тартрат-резистентной кислой фосфатазы катепсином К в остеокластах» . Журнал биологической химии . 280 (31): 28370–28381. дои : 10.1074/jbc.M502469200 . ПМИД 15929988 .
- ^ Клабунде Т., Стретер Н., Фрелих Р., Витцель Х., Кребс Б. (июнь 1996 г.). «Механизм действия пурпурной кислой фосфатазы Fe (III)-Zn (II) на основе кристаллических структур». Журнал молекулярной биологии . 259 (4): 737–748. дои : 10.1006/jmbi.1996.0354 . ПМИД 8683579 .
- ^ Берстон М.С. (январь 1959 г.). «Гистохимическая демонстрация активности кислой фосфатазы в остеокластах» . Журнал гистохимии и цитохимии . 7 (1): 39–41. дои : 10.1177/7.1.39 . ПМИД 13664936 .
- ^ Минкин С. (май 1982 г.). «Костная кислая фосфатаза: тартрат-резистентная кислая фосфатаза как маркер функции остеокластов». Кальцифицированная ткань International . 34 (3): 285–290. дои : 10.1007/BF02411252 . ПМИД 6809291 . S2CID 22706943 .
- ^ Кэссиди А.И., Кинг А.Г., Кросс, Северная Каролина, Хьюм, окружной прокурор (август 1993 г.). «Выделение и характеристика генов, кодирующих кислую фосфатазу типа 5 мыши и человека». Джин . 130 (2): 201–207. дои : 10.1016/0378-1119(93)90420-8 . ПМИД 8359686 .
- ^ Уолш Н.К., Кэхилл М., Карнинчи П., Каваи Дж., Окадзаки Ю., Хаяшизаки Ю. и др. (март 2003 г.). «Множественные тканеспецифичные промоторы контролируют экспрессию гена мышиной тартрат-резистентной кислой фосфатазы». Джин . 307 : 111–123. дои : 10.1016/S0378-1119(03)00449-9 . ПМИД 12706893 .
- ^ Лучин А., Пердом Г., Мерфи К., Кларк М.Ю., Энджел Н., Кэссиди А.И. и др. (март 2000 г.). «Фактор транскрипции микрофтальмии регулирует экспрессию гена тартрат-резистентной кислой фосфатазы во время терминальной дифференцировки остеокластов» . Журнал исследований костей и минералов . 15 (3): 451–460. дои : 10.1359/jbmr.2000.15.3.451 . ПМИД 10750559 . S2CID 24064612 .
- ^ Хук К.С., Шлегель Н.К., Эйххофф О.М., Видмер Д.С., Преториус С., Эйнарссон С.О. и др. (декабрь 2008 г.). «Новые цели MITF идентифицированы с использованием двухэтапной стратегии микрочипов ДНК» . Исследование пигментных клеток и меланомы . 21 (6): 665–676. дои : 10.1111/j.1755-148X.2008.00505.x . ПМИД 19067971 . S2CID 24698373 .
- ^ Хейман А.Р., Джонс С.Дж., Бойд А., Фостер Д., Колледж WH, Карлтон М.Б. и др. (октябрь 1996 г.). «У мышей, у которых отсутствует тартрат-резистентная кислая фосфатаза (Acp 5), наблюдается нарушение эндохондральной оссификации и легкий остеопетроз» . Разработка . 122 (10): 3151–3162. дои : 10.1242/dev.122.10.3151 . ПМИД 8898228 .
- ^ Энджел Н.З., Уолш Н., Форвуд М.Р., Островски М.К., Кэссиди А.И., Хьюм Д.А. (январь 2000 г.). «Трансгенные мыши, сверхэкспрессирующие тартрат-резистентную кислую фосфатазу, демонстрируют повышенную скорость обновления костной ткани». Журнал исследований костей и минералов . 15 (1): 103–110. дои : 10.1359/jbmr.2000.15.1.103 . ПМИД 10646119 . S2CID 35584934 .
- ^ «Спондилоэнхондродисплазия с нарушением иммунной регуляции; Spencdi» . ОМИМ .
- ^ Лауш Э., Джанеке А., Брос М., Трояндт С., Аланай Ю., Де Лает С. и др. (февраль 2011 г.). «Генетический дефицит тартрат-резистентной кислой фосфатазы, связанный со скелетной дисплазией, церебральными кальцификациями и аутоиммунитетом». Природная генетика . 43 (2): 132–137. дои : 10.1038/ng.749 . ПМИД 21217752 . S2CID 205357235 .
- ^ Эк-Риландер Б., Флорес М., Вендел М., Хейнегорд Д., Андерссон Г. (май 1994 г.). «Дефосфорилирование остеопонтина и костного сиалопротеина остеокластической тартрат-резистентной кислой фосфатазой. Модуляция адгезии остеокластов in vitro» . Журнал биологической химии . 269 (21): 14853–14856. дои : 10.1016/S0021-9258(17)36541-9 . ПМИД 8195113 .
- ^ Дарден А.Г., Райс В.Л., Вольф В.К., Родригис Р.М., Ки Л.Л. (май 1996 г.). «Продукция остеокластического супероксида и резорбция кости: стимуляция и ингибирование модуляторами НАДФН-оксидазы». Журнал исследований костей и минералов . 11 (5): 671–675. дои : 10.1002/jbmr.5650110515 . ПМИД 9157782 . S2CID 32443917 .
- ^ Фентон Х.Дж. (1894). «LXXIII. — Окисление винной кислоты в присутствии железа» . Журнал Химического общества, Сделки . 65 : 899–910. дои : 10.1039/CT8946500899 .
- ^ Робертс Р.М., Рауб Т.Дж., Базер Ф.В. (сентябрь 1986 г.). «Роль утероферрина в трансплацентарном транспорте железа у свиней». Труды Федерации . 45 (10): 2513–2518. ПМИД 3527760 .
- ^ Шу Т.Дж., Шварц Э.М., Мартинес Д.А., О'Киф Р.Дж., Розье Р.Н., Зусчик М.Дж., Пузас Дж.Е. (январь 2003 г.). «Техника фагового дисплея позволяет выявить новый регулятор клеточной дифференцировки» . Журнал биологической химии . 278 (1): 438–443. дои : 10.1074/jbc.M208292200 . ПМИД 12403789 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- тартрат-резистентный + кислота + фосфатаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)