Jump to content

Проколлаген-пролиндиоксигеназа

(Перенаправлено с Пролилгидроксилазы )
Проколлаген-пролиндиоксигеназа
Альфа-субъединицы проколлаген-пролиндиоксигеназы. На изображении показана область связывания субстрата (оранжевый) и канавка связывания остатков тирозина (желтый).
Идентификаторы
Номер ЕС. 1.14.11.2
Номер CAS. 9028-06-2
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

Проколлаген-пролиндиоксигеназа , широко известная как пролилгидроксилаза , является членом класса ферментов, известных как альфа-кетоглутарат-зависимые гидроксилазы . Эти ферменты катализируют включение кислорода в органические субстраты посредством механизма, для которого требуется альфа-кетоглутаровая кислота , Fe. 2+ и аскорбат . [ 1 ] [ 2 ] Этот конкретный фермент катализирует образование (2S , 4R ) -4-гидроксипролина , соединения, которое представляет собой наиболее распространенную посттрансляционную модификацию человека в протеоме . [ 3 ]

Ферментативный механизм

[ редактировать ]

Проколлаген-пролиндиоксигеназа катализирует следующую реакцию:

L-пролин + альфа-кетоглутаровая кислота + O 2 → (2 S , 4 R )-4-гидроксипролин + сукцинат + CO 2

Механизм реакции аналогичен механизму реакции других диоксигеназ и протекает в две отдельные стадии: [ 3 ] высокореактивная разновидность Fe(IV)=O В первом случае образуется . Молекулярный кислород связан торцом в осевом положении, образуя дикислородное звено. Нуклеофильная атака на C2 приводит к образованию тетраэдрического промежуточного соединения с потерей двойной связи в дикислородном звене и связью с железом и альфа-углеродом 2-оксоглутарата. Последующее удаление CO 2 совпадает с образованием частиц Fe(IV)=O. Второй этап включает отрыв атома водорода про - R от С-4 пролинового субстрата с последующим радикальным объединением, в результате которого образуется гидроксипролин. [ 4 ]

Вследствие механизма реакции одна молекула 2-оксоглутарата декарбоксилируется с образованием сукцината. Этот сукцинат гидролизуется и заменяется другим 2-оксоглутаратом после каждой реакции, и был сделан вывод, что в присутствии 2-оксоглутарата Fe, связанный с ферментом, 2+ быстро превращается в Fe 3+ , что приводит к инактивации фермента. [ 5 ] Аскорбат используется в качестве кофактора для снижения содержания железа. 3+ обратно в Фе 2+ . [ 6 ]

Структура фермента

[ редактировать ]
Более детальный обзор субстратсвязывающего домена пролилгидроксилазы. Остатки тирозина, образующие связывающую бороздку, показаны желтым цветом.

Пролилгидроксилаза представляет собой тетрамер с двумя уникальными субъединицами. [ 7 ] α-субъединица имеет массу 59 кДа и отвечает как за связывание пептидов, так и за каталитическую активность. [ 8 ] Пептидсвязывающий домен охватывает остатки 140–215 α-субъединицы. [ 9 ] и состоит из вогнутой поверхности, покрытой множеством остатков тирозина , которые благоприятно взаимодействуют с богатым пролином субстратом. Активный центр состоит из Fe 2+ связан с двумя остатками гистидина и одним остатком аспартата , что характерно для большинства 2-оксоглутарат-зависимых диоксигеназ. β-субъединица массой 55 кДа отвечает за локализацию и удержание фермента в эндоплазматическом ретикулуме . [ 10 ] Эта субъединица идентична ферменту, известному как протеиндисульфидизомераза . [ 11 ]

Биологическая функция

[ редактировать ]

Пролилгидроксилаза катализирует образование гидроксипролина. Модификация оказывает существенное влияние на стабильность коллагена — основной соединительной ткани человеческого организма. [ 12 ] В частности, гидроксилирование увеличивает температуру плавления (Tm ) спирального коллагена на 16 °C по сравнению с негидроксилированным коллагеном. [ 13 ] разница, которая позволяет белку оставаться стабильным при температуре тела. Из-за обилия коллагена (около одной трети общего белка) у людей и высокой распространенности этой модификации в коллагене, гидроксипролин является количественно наиболее распространенной посттрансляционной модификацией у людей. [ 14 ]

Фермент действует специфически на пролин, содержащийся в мотиве X-Pro-Gly, где Pro — это пролин. Из-за такого поведения, специфичного для мотива, фермент также действует на другие белки, содержащие ту же последовательность. К таким белкам относятся C1q , [ 15 ] эластины , [ 16 ] ПрП , [ 17 ] Аргонавт 2 , [ 18 ] и конотоксины , [ 19 ] среди других.

Актуальность заболевания

[ редактировать ]

Поскольку для функционирования пролилгидроксилазы в качестве кофактора требуется аскорбат, [ 5 ] его отсутствие ставит под угрозу активность фермента. В результате снижение гидроксилирования приводит к заболеванию, известному как цинга . Поскольку у пациентов с цингой стабильность коллагена нарушается, симптомы включают ослабление кровеносных сосудов, вызывающее пурпуру , петехии и кровотечение десен.

Фактор, индуцируемый гипоксией (HIF), является эволюционно консервативным фактором транскрипции. [ 20 ] Это позволяет клетке физиологически реагировать на уменьшение количества кислорода. [ 21 ] Идентифицирован класс пролилгидроксилаз, специфически действующих на HIF; [ 22 ] гидроксилирование HIF позволяет белку подвергаться деградации. [ 22 ] На HIF-пролилгидроксилазу воздействуют различные ингибиторы , предназначенные для лечения инсульта . [ 23 ] болезнь почек, [ 24 ] ишемия , [ 25 ] анемия , [ 26 ] и другие важные заболевания.

Альтернативные названия

[ редактировать ]
  • Протоколлаген гидроксилаза
  • Пролилгидроксилаза
  • Пролил-4-гидроксилаза
  • Протоколлаген пролилгидроксилаза
  1. ^ Смит Т.Г., Талбот Н.П. (апрель 2010 г.). «Пролилгидроксилазы и терапия». Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 12 (4): 431–3. дои : 10.1089/ars.2009.2901 . ПМИД   19761407 .
  2. ^ Хаттон Дж. Дж., Траппель А. Л., Уденфренд С. (июль 1966 г.). «Потребности коллаген-пролингидроксилазы в альфа-кетоглутарате, ионах железа и аскорбате». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 24 (2): 179–84. дои : 10.1016/0006-291x(66)90716-9 . ПМИД   5965224 .
  3. ^ Jump up to: а б Горрес К.Л., Рейнс РТ (апрель 2010 г.). «Пролил-4-гидроксилаза» . Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 45 (2): 106–24. дои : 10.3109/10409231003627991 . ПМЦ   2841224 . ПМИД   20199358 .
  4. ^ Фудзита Ю., Готлиб А., Петеркофски Б., Уденфренд С., Виткоп Б. (1964). «Получение цис- и транс-4-H3-L-пролинов и их использование в изучении механизма ферментативного гидроксилирования в куриных эмбрионах». Журнал Американского химического общества . 86 (21): 4709–4716. дои : 10.1021/ja01075a036 .
  5. ^ Jump up to: а б де Йонг Л., Альбрахт С.П., Кемп А. (июнь 1982 г.). «Активность пролил-4-гидроксилазы в зависимости от степени окисления фермент-связанного железа. Роль аскорбата в гидроксилировании пептидилпролина». Биохимика и биофизика Acta . 704 (2): 326–32. дои : 10.1016/0167-4838(82)90162-5 . ПМИД   6285984 .
  6. ^ Де Йонг Л., Кемп А. (май 1984 г.). «Стехеометрия и кинетика частичной реакции пролил-4-гидроксилазы». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 787 (1): 105–11. дои : 10.1016/0167-4838(84)90113-4 . ПМИД   6326839 .
  7. ^ Берг Р.А., Prockop DJ (февраль 1973 г.). «Аффинная колоночная очистка протоколлагенпролингидроксилазы из куриных эмбрионов и дальнейшая характеристика фермента» . Журнал биологической химии . 248 (4): 1175–82. дои : 10.1016/S0021-9258(19)44278-6 . ПМИД   4346946 .
  8. ^ Хелаакоски Т., Вуори К., Мюллиля Р., Кивирикко К.И., Пихлаяниеми Т. (июнь 1989 г.). «Молекулярное клонирование альфа-субъединицы пролил-4-гидроксилазы человека: полная аминокислотная последовательность, полученная из кДНК, и доказательства альтернативного сплайсинга транскриптов РНК» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (12): 4392–6. Бибкод : 1989PNAS...86.4392H . дои : 10.1073/pnas.86.12.4392 . ПМК   287275 . ПМИД   2543975 .
  9. ^ Пеккала М., Хиета Р., Бергманн У., Кивирикко К.И., Веренга Р.К., Мюллихарью Дж. (декабрь 2004 г.). «Пептид-субстрат-связывающий домен коллаген-пролил-4-гидроксилазы представляет собой тетратрикопептидный повторяющийся домен с функциональными ароматическими остатками» . Журнал биологической химии . 279 (50): 52255–61. дои : 10.1074/jbc.M410007200 . ПМИД   15456751 .
  10. ^ Вуори К., Пихлааниеми Т., Мюллюля Р., Кивирикко К.И. (ноябрь 1992 г.). «Сайт-направленный мутагенез протеиндисульфидизомеразы человека: влияние на сборку, активность и удержание в эндоплазматическом ретикулуме пролил-4-гидроксилазы человека в клетках насекомых Spodoptera frugiperda» . Журнал ЭМБО . 11 (11): 4213–7. дои : 10.1002/j.1460-2075.1992.tb05515.x . ПМК   556932 . ПМИД   1327760 .
  11. ^ Пихлаяниеми Т., Хелаакоски Т., Тасанен К., Мюллюля Р., Хухтала М.Л., Койву Дж., Кивирикко К.И. (март 1987 г.). «Молекулярное клонирование бета-субъединицы пролил-4-гидроксилазы человека. Эта субъединица и протеиндисульфидизомераза являются продуктами одного и того же гена» . Журнал ЭМБО . 6 (3): 643–9. дои : 10.1002/j.1460-2075.1987.tb04803.x . ПМЦ   553446 . ПМИД   3034602 .
  12. ^ Шоулдерс, доктор медицинских наук, Рейнс РТ (2009). «Структура и стабильность коллагена» . Ежегодный обзор биохимии . 78 : 929–58. doi : 10.1146/annurev.biochem.77.032207.120833 . ПМЦ   2846778 . ПМИД   19344236 .
  13. ^ Берг Р.А., Prockop DJ (май 1973 г.). «Термический переход негидроксилированной формы коллагена. Доказательства роли гидроксипролина в стабилизации тройной спирали коллагена». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 52 (1): 115–20. дои : 10.1016/0006-291x(73)90961-3 . ПМИД   4712181 .
  14. ^ Горрес, Келли Л.; Рейнс, Рональд Т. (апрель 2010 г.). «Пролил-4-гидроксилаза» . Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 45 (2): 106–124. дои : 10.3109/10409231003627991 . ПМЦ   2841224 . ПМИД   20199358 .
  15. ^ Мюллер В., Ханауске-Абель Х., Лоос М. (октябрь 1978 г.). «Биосинтез первого компонента комплемента перитонеальными макрофагами человека и морской свинки: доказательства независимого производства субъединиц C1» . Журнал иммунологии . 121 (4): 1578–84. doi : 10.4049/jimmunol.121.4.1578 . ПМИД   701808 . S2CID   36397927 .
  16. ^ Розенблум Дж., Цивински А. (июнь 1976 г.). «Ингибирование гидроксилирования пролина не подавляет секрецию тропоэластина клетками аорты цыпленка». Письма ФЭБС . 65 (2): 246–50. дои : 10.1016/0014-5793(76)80490-5 . ПМИД   6335 . S2CID   34210226 .
  17. ^ Гилл А.С., Ричи М.А., Хант Л.Г., Стейн С.Е., Дэвис К.Г., Бокинг С.П., Ри А.Г., Беннетт А.Д., Хоуп Дж. (октябрь 2000 г.). «Посттрансляционное гидроксилирование на N-конце прионного белка обнаруживает наличие структуры PPII in vivo» . Журнал ЭМБО . 19 (20): 5324–31. дои : 10.1093/emboj/19.20.5324 . ПМК   314005 . ПМИД   11032800 .
  18. ^ Ци Х.Х., Онгусаха П.П., Мюллихарью Дж., Ченг Д., Пакканен О., Ши Ю., Ли С.В., Пэн Дж., Ши Ю. (сентябрь 2008 г.). «Пролил-4-гидроксилирование регулирует стабильность Argonaute 2» . Природа . 455 (7211): 421–4. Бибкод : 2008Natur.455..421Q . дои : 10.1038/nature07186 . ПМК   2661850 . ПМИД   18690212 .
  19. ^ Дейли Н.Л., Крейк DJ (февраль 2009 г.). «Структурные исследования конотоксинов» . ИУБМБ Жизнь . 61 (2): 144–50. дои : 10.1002/iub.158 . ПМИД   19165896 . S2CID   8678009 .
  20. ^ Бэкон Н.К., Ваппнер П., О'Рурк Дж.Ф., Бартлетт С.М., Шайло Б., Пью К.В., Рэтклифф П.Дж. (август 1998 г.). «Регуляция белка bHLH-PAS дрозофилы Sima под действием гипоксии: функциональные доказательства гомологии с HIF-1 альфа млекопитающих». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 249 (3): 811–6. дои : 10.1006/bbrc.1998.9234 . ПМИД   9731218 .
  21. ^ Смит Т.Г., Роббинс П.А., Рэтклифф П.Дж. (май 2008 г.). «Человеческая сторона фактора, индуцируемого гипоксией» . Британский журнал гематологии . 141 (3): 325–34. дои : 10.1111/j.1365-2141.2008.07029.x . ПМК   2408651 . ПМИД   18410568 .
  22. ^ Jump up to: а б Бруик Р.К., Макнайт С.Л. (ноябрь 2001 г.). «Консервативное семейство пролил-4-гидроксилаз, модифицирующих HIF». Наука . 294 (5545): 1337–40. Бибкод : 2001Sci...294.1337B . дои : 10.1126/science.1066373 . ПМИД   11598268 . S2CID   9695199 .
  23. ^ Каруппагундер СС, Ратан Р.Р. (июль 2012 г.). «Ингибирование фактора пролилгидроксилазы, индуцируемого гипоксией: новая надежная мишень или еще один большой провал в лечении инсульта?» . Журнал церебрального кровотока и метаболизма . 32 (7): 1347–61. дои : 10.1038/jcbfm.2012.28 . ПМК   3390817 . ПМИД   22415525 .
  24. ^ Варнеке С., Грите В., Вайдеманн А., Юргенсен Дж.С., Уиллам С., Бахманн С., Иващенко Ю., Вагнер И., Фрей Ю., Визенер М., Эккардт К.Ю. (июнь 2003 г.). «Активация факторного пути, индуцируемого гипоксией, и стимуляция ангиогенеза путем применения ингибиторов пролилгидроксилазы» . Журнал ФАСЭБ . 17 (9): 1186–8. дои : 10.1096/fj.02-1062fje . ПМИД   12709400 . S2CID   45194703 .
  25. ^ Сельвараджу В., Паринанди Н.Л., Адлури Р.С., Голдман Дж.В., Хуссейн Н., Санчес Х.А., Маулик Н. (июнь 2014 г.). «Молекулярные механизмы действия и терапевтическое применение фармакологических ингибиторов HIF-пролил-4-гидроксилазы для лечения ишемических заболеваний» . Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 20 (16): 2631–65. дои : 10.1089/ars.2013.5186 . ПМК   4026215 . ПМИД   23992027 .
  26. ^ Мучник Э., Каплан Дж. (май 2011 г.). «Ингибиторы пролилгидроксилазы HIF при анемии». Экспертное мнение об исследуемых препаратах . 20 (5): 645–56. дои : 10.1517/13543784.2011.566861 . ПМИД   21406036 . S2CID   21973130 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a591edf9356c07070e24d340388d750e__1711567860
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a5/0e/a591edf9356c07070e24d340388d750e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Procollagen-proline dioxygenase - 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.)