5-гидроксиикозаноиддегидрогеназа

5-гидроксиикозаноиддегидрогеназа ( 5-гедх ) или более формально, никотинамид аденин-динуклеотидфосфат (NADP (NADP ⁺ )--зависимая дегидрогеназа, представляет собой фермент, который метаболизирует эйкозаноидный продукт арахидонат 5-липоксигеназы (5-lox), 5 ( S ) -гидрокси-6 S , 8 Z , 11 Z , 14 Z -Эйкозатетрановая кислота (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- (IE 5- S ; -HETE ) ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​Полем Он также действует в обратном направлении, метаболизируя от 5-оксо-этюрного до 5 ( с ) -Hete. Поскольку 5-oxo-ete в 30–100 раз более мощный, чем 5 ( s ) -Hete в стимулировании различных типов клеток, 5-HEDH рассматривается как регулятор и промотор 5 ( s ) HETE и, тем самым, 5-Lox влияет на клеточная функция. Хотя 5-HEDH был оценен в широком диапазоне неповрежденных клеток и в приготовлении грубых микросом , он еще не был оценен по своей структуре, по его гену, в чистой форме; Кроме того, большинство исследований о нем проводились в тканях человека.

Субстраты

Субстратная специфичность 5-HEDH была оценена в различных интактных клетках и в приготовлении грубых микросом, выделенных из культивируемых моноцитов крови человека , дифференцированных в макрофаги . Эти исследования показывают, что фермент эффективно окисляет ненасыщенные жирные кислоты с длинной цепью, обладающие остатками гидрокси при углероде 5 и транс-двойным гранием в углероде 6 до соответствующих продуктов 5-оксо. Поэтому он наиболее эффективен при метаболизировании от 5 ( s ) от 5-оксо-eet и, с некоторой меньшей эффективностью, при метаболизировании других 5 ( s ) -гидроксил-6-транспортных жирных кислот, таких как 5 ( s ) -гидрокси -EICOSAPENTAENOICEING, 5 ( S ) -гидрокси-экосатриеновая кислота, 5 ( ) -гидрокси-эйкосадеиновая кислота S , 5 ( S ) -гидрокси-эйкозамоноэеновая кислота, 5 ( S ) -гидрокси-оцена ( S ) -дигидроксиикосатетраеновая кислота и 6-транс изомер лейкотриена B4 (который представляет собой 5 ( s ), 12 ( S ) -дигидроксиикосатетраоновая кислота) для их соответствующих аналогов Oxo. 5-HEDH обладает относительно небольшой способностью окислять 5 ( s ) -гидроксилтетрадекадиеновую кислоту, R Стереоизомер из 5 ( s ) -Hete (5 ( r ) -Hete), или расическая смесь 8-hete, и не окисляет 12 ( s ) -Hete, 15 ( s ) -Hete, leukotriene b4, Racemate Смесь 9-HETE, смеси RACEMATE 11-HETE или 5 ( S ) -гидрокси-6-транс 12 углеродных жирных кислот. Следовательно, 5-HEDH является гидродегидрогеназой, которая действует стереоспецифически для окисления 5 ( S )-гидоксильных остатков в 6-транс ненасыщенных промежуточных, но не короткоцепочечных жирных кислотах.

Фермология

5-HEDH является ферментом NADPH дегидрогеназы оксидоредуктазы . Он переносит катион водородного (или гидрона ) h ⁺ Из 5 ( s ) -гидрокси (т.е. 5 ( s ) -OH) остатков мишеней жирных кислот до никотинамида аденин-динуклеотид фосфат ⁺ (NADP ⁺ ) для формирования 5-оксо (т.е. 5-O =) аналогов его целей плюс снижение NADP ⁺ , т.е. nadph. Реакция (где R указывает на длинную цепь [14 или более углеродов] жирная кислота):

NADP ⁺ + 5 ( s ) -гидрокси жирная кислота (т.е. 5 ( s ) -Oh-r) $\rightleftharpoons$ NADPH + H. ⁺ + oxo жирная кислота (то есть 5-O = R)

Реакция, по-видимому, следует механизму пинг-понга . Он полностью обратимо, легко преобразовывать 5-оксо-целевые в их соответствующих 5 ( с ) -гидрокси-аналогах. Направление этой реакции зависит от уровня NADP ⁺ по сравнению с клетками NADPH: A) клетки с высоким NADP ⁺ /NADPH-соотношения превращают 5-гидрокси жирные кислоты, которые они производят или представлены в 5 ( с ) жирных кислотах; б) клетки с низким НАДП ⁺ /NADPH-соотношения превращают мало или ни один из 5-гидрокси жирных кислот, которые они производят или представлены в 5-оксо-жирные кислоты и быстро уменьшают 5-оксо-жирные кислоты, с которыми они представлены к соответствующим 5 ( s ) -гидрокси жирные кислоты.

Альтернативные 5-оксо-эты

Непосредственный предшественник метаболического до 5 ( s ) -Hete, 5 ( s ) -hydroperoxy-6 s , 8 z , 11 z , 14 z -эйкосатетраеновая кислота 5 ( s ) -hpete, может быть преобразован в 5-oxe-eet Неансационная реакция дегидратации или химические реакции перекисного окисления липидов . Физиологическое появление и актуальность этих путей реакции не были установлены.

Клеточное распределение

Поскольку 5-HEDH не был определен биохимически или генетически, исследования его распределения ограничивались исследованием способности клеток или клеточных микросомов делать 5-OTE-ETE из 5 ( S )-HETE. Широкий спектр типов клеток обладает этой активностью, включая нейтрофилы крови , моноциты , эозинофилы , В -лимфоциты и тромбоциты ; дыхательных путей Эпителиальные клетки , клетки гладких мышц сосудов дыхательных путей, эндотелиальные клетки и моноциты дифференцировали in vitro и дендритные клетки ; и раковые клеточные линии, полученные из многих из этих клеток или из клеток рака простаты, молочной железы и толстой кишки.

Деятельность и регулирование

Клетки обычно поддерживают низкий NADP ⁺ /NADPH -соотношения путем быстро уменьшая NADP ⁺ к NADPH, используя глутатионредуктазу в циклической реакции NADPH пополнения. Эти клетки быстро уменьшают окружающую среду от 5-оксо-эте до 5 ( с ) -гит. , стрессом страдающие окислительным , клетки менее Тем не
₂ o
₂ ). Клетки используют глутатионпероксидазу для детоксикации этого H
₂ o
_2, преобразовав его в H
₂ o В реакции, которая потребляет глутатион , превращая его в глутатион дисульфид ; Затем клетки метаболизируют глутатион дисульфид обратно в глутатион в глутатион-зависимой реакции, которая преобразует NADPH в NADP ⁺ Полем В то время как клетки, страдающие от окислительного стресса, могут пополнить NADPH путем уменьшения NADP ⁺ Через пентозофосфатный путь , у них часто развивается очень высокий NADP ⁺ /NADPH-соотношения и, следовательно, преимущественно преобразовать 5- ( s ) -Hete в 5-oxo-eet. Клетки, которые функционируют как фагоциты, имеют второй путь, который резко повышает NADP ⁺ /Соотношения NADPH. Нейтрофилы и макрофаги, например, после фагоцитозирующих бактерий или иным образом, сильно стимулируют для активации их реактивного активного кислорода, в том числе h, в том числе
₂ o
_2, активируя NADPH. Последние типы клеток имеют особенно высокий уровень 5-HEDH и, следовательно, являются особенно важными производителями 5-оксо-ETE, когда это стимулировано. Смерть нейтрофилов и опухолевых клеток также сильно способствует окислению 5-HETE до 5-оксо-ETE, вероятно, в результате связанного окислительного стресса.

Функция

5-HEDH функционирует как очень специфический окислитель 5 ( S ) -HETE до 5-OxO-ETE ; Никакая функциональная значимость еще не приписывалась его способности в аналогичном окислении других 5 ( с ) -гидроксильных жирных кислот. 5-Oxe-ETE стимулирует широкий спектр биологической активности гораздо более мощно и мощно, чем 5 ( s )-Hete. Например, он в 30–100 раз более мощный в стимулирующих клетках, которые способствуют воспалению и реакциям аллергии, таким как нейтрофилы, моноциты, макрофаги, эозинофилы и базофилы и более мощные, чем 5-HETE в стимулировании различных типов раковых клеток. Полем Кроме того, 5-оксо-ETE, по-видимому, участвует в различных реакциях животных и человека: вводится в кожу кроликов, это вызывает тяжелый отек с инфильтратом воспалительных клеток, напоминающих крапивное поражение; Он присутствует в бронхоалвеолярной жидкости лаважа от кошек, подвергающихся экспериментально индуцированной астме; Он стимулирует локальное накопление эозинофилов, нейтрофилов и моноцитов при введении в кожу людей; и он был извлечен из масштабов псориатических пациентов. Большинство, если не все эти аллергические и воспалительные условия, а также быстро растущие раковые поражения связаны с окислительным стрессом. Таким образом, исследования показывают, что 5-HEDH способствует развитию и прогрессированию этих реакций и заболеваний, отвечая за генерацию 5-оксо-ETE. Также возможно, что клетки, участвующие в этих патологических состояниях, способствуют обратному воздействию 5-геды, преобразования 5-оксо-ETE в 5 ( S )-HETE, вследствие снижения окислительного стресса и, следовательно, NADP ⁺ /NADPH -соотношения; Такие клетки могут фактически «детоксифицировать» 5-оксо-ETE и способствовать разрешению патологических состояний.

Другие эйкозаноидные оксюредуктазы

15 -гидроксикозатетраоаоатдегидрогеназа метаболизирует 15-гидроксикозатетраоевую кислоту (IE 15 ( S ) -гидрокси-5Z, 8Z, 11Z, 13E-EicosateTraenoic кислота или 15-HETE) для его аналогового аналога 15-KEK, 15-Oxeote, использование NAD. ⁺ и NADH, а не NADP ⁺ и NADPH в качестве его совместных факторов. 15-OxO-ETE, по-видимому, имеет несколько иной спектр активности, чем его предшественник, 15-HETE (см. 15-гидроксикосатетраеновую кислоту § 15-OxO-ETE ). Другие эйкозаноидные оксредуктазы, которые используют NAD ⁺ и NADH в качестве ко-факторов включают в себя: 12-гидроксикозатетраоаоатдегидрогеназу, которая метаболизирует 12-гидроксиикозатетраеновую кислоту (12-HETE) и для их соответствующих 12-оксо-аналогов и 11-гидрокси TXB2 - дегидрогеназы, которая метаболизирует LTB4 ; и 15-гидроксипростаглагландиндегидрогеназа (NAD+) , которая метаболизирует (5 z , 13 e )-(15 с ) -11 альфа , 15-дигидрокси-9-оксопрост-13-enoate к его аналогу 15-оксо. Другие эйкозаноидные оксредуктазы, которые используют NADP ⁺ и NADPH в качестве кофакторов включают LTB4 12-гидроксидегидрогеназу, которая метаболизирует LTB4 до своего аналога 12-оксо, и 15-гидроксипростагландин-d дегидрогеназа (NADP+) , 15-гидроксипростагландин-I дегидрогеназа (NADP+) и 15-гидроксипростагландиндегидрогеназа (NADP+), которые метаболизируют PGD2 , PGI2 и (13 E )-15 S )-15 -11 -11 -11 -11 -11 -11 -11 -11 -Дигидрокси-9-оксопрост-13-enoate, соответственно, к соответствующим их аналогам из 15-оксо.