Холестерин 7 альфа-гидроксилаза
CYP7A1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | CYP7A1 , CP7A, CYP7, CYPVII, цитохром P450, семейство 7, член 1 подсемейства A | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Опустить : 118455 ; МГИ : 106091 ; Гомологен : 30987 ; Генные карты : CYP7A1 ; ОМА : CYP7A1 — ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Холестерин-7-альфа-гидроксилаза, также известная как холестерин-7-альфа-монооксигеназа или цитохром P450 7A1 (CYP7A1), представляет собой фермент , который у человека кодируется CYP7A1. геном [ 5 ] который играет важную роль в метаболизме холестерина. Это фермент цитохрома P450 , который принадлежит к классу оксидоредуктазы и превращает холестерин в 7-альфа-гидроксихолестерин , что является первой и лимитирующей стадией синтеза желчных кислот .
Ингибирование холестерин-7-альфа-гидроксилазы (CYP7A1) подавляет биосинтез желчных кислот. [ 6 ]
Эволюция
[ редактировать ]Сравнение последовательностей выявило огромное сходство между цитохромами P450, выявленными у человека и бактерий, и позволило предположить, что цитохром P450 надсемейства впервые произошел от общего предкового гена около трех миллиардов лет назад.
Суперсемейство цитохрома P450 было названо в 1961 году из-за пигмента спектрального пика длиной 450 нм, который имеет цитохром P450 при восстановлении и связывании с окисью углерода. В начале 1960-х годов считалось, что P450 является одним ферментом, а к середине 1960-х годов он был связан с метаболизмом лекарств и стероидов. [ 7 ]
Однако связанная с мембраной и гидрофобная природа ферментной системы препятствовала очистке, и количество задействованных белков не могло быть точно подсчитано. Достижения в очистке мРНК в начале 1980-х годов позволили выделить первую кДНК, кодирующую полный белок цитохрома P450 (CYP), и после этого результаты многих исследований по клонированию выявили большое количество различных ферментов. [ 7 ]
Достижения молекулярной биологии и геномики облегчили биохимическую характеристику отдельных ферментов P450:
- Цитохромы P450 действуют на многие эндогенные субстраты, вызывая окислительные, пероксидативные и восстановительные изменения в небольших молекулах самой различной химической структуры. Субстраты, идентифицированные на сегодняшний день, включают насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, эйкозаноиды , стерины и стероиды, желчные кислоты, производные витамина D3, ретиноиды и уропорфириногены . [ 7 ]
- Многие ферменты цитохрома P450 могут метаболизировать различные экзогенные соединения, включая лекарства, химические вещества и загрязнители окружающей среды, а также натуральные растительные продукты. [ 7 ]
- Метаболизм чужеродных химических веществ часто приводит к успешной детоксикации раздражителя; Однако действие ферментов P450 может также генерировать токсичные метаболиты, которые способствуют повышению риска развития рака, врожденных дефектов и других токсических эффектов.
- Экспрессия многих ферментов P450 часто индуцируется накоплением субстрата.
- Способность одного субстрата Р450 влиять таким образом на концентрации другого является основой так называемых лекарственных взаимодействий, которые усложняют лечение. [ 7 ]
Молекулярная структура
[ редактировать ]Холестерин-7-альфа-гидроксилаза состоит из 491 аминокислоты , которые при сворачивании образуют 23 альфа-спирали и 26 бета-листов . [ 8 ] [ 9 ]
Функция
[ редактировать ]Холестерин-7-альфа-гидроксилаза представляет собой цитохрома P450 гемовый фермент , который окисляет холестерин в положении 7 с помощью молекулярного кислорода . Это оксидоредуктаза. CYP7A1 расположен в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР) и важен для синтеза желчных кислот и регуляции уровня холестерина. [ 8 ] [ 10 ]
Синтез желчной кислоты
[ редактировать ]Холестерин-7-альфа-гидроксилаза — фермент, лимитирующий скорость синтеза желчных кислот из холестерина по классическому пути, катализирующий образование 7α-гидроксихолестерина . Уникальные моющие свойства желчных кислот необходимы для переваривания и кишечной абсорбции гидрофобных питательных веществ. [ 8 ]
Желчные кислоты обладают мощными токсическими свойствами, такими как разрушение мембран, и существует широкий спектр механизмов ограничения их накопления в тканях и крови. Открытие рецептора фарнезоида X (FXR), расположенного в печени, открыло новые идеи. Активация FXR желчной кислотой подавляет экспрессию CYP7A1 за счет повышения экспрессии малого партнера гетеродимера (SHP, NR0B2), белка, не связывающегося с ДНК. [ 8 ]
Повышенное содержание SHP приводит к его ассоциации с гомологом печеночного рецептора (LRH)-1, облигатным фактором, необходимым для транскрипции CYP7A1. Более того, существует «FXR/SHP-независимый» механизм, который также подавляет экспрессию CYP7A1. Этот «FXR/SHP-независимый» путь включает взаимодействие желчных кислот с макрофагами печени, что в конечном итоге индуцирует экспрессию и секрецию цитокинов. Эти воспалительные цитокины, в том числе фактор некроза опухоли альфа и интерлейкин-1бета, действуют на паренхиматозные клетки печени, вызывая быструю репрессию гена CYP7A1. [ 8 ]
Регулирование деятельности
[ редактировать ]Регуляция CYP7A1 происходит на нескольких уровнях, включая синтез. Желчные кислоты, стероидные гормоны, воспалительные цитокины, инсулин и факторы роста ингибируют транскрипцию CYP7A1 через 5'-область промотора. [ 8 ] Средняя продолжительность жизни этого фермента составляет от двух до трех часов. Активность можно регулировать путем фосфорилирования-дефосфорилирования.
CYP7A1 активируется ядерным рецептором LXR (рецептор X печени), когда уровень холестерина (точнее, оксистерина) высок. [ 11 ] Эффектом этой активации является увеличение производства желчных кислот и снижение уровня холестерина в гепатоцитах.
Его регуляция подавляется белками , связывающими регуляторные элементы стерола (SREBP), когда уровень холестерина в плазме низкий.
Желчные кислоты обеспечивают ингибирование CYP7A1 по принципу обратной связи по крайней мере двумя различными путями, оба из которых включают рецептор фарнезоида X, FXR. [ 8 ] В печени желчные кислоты, связанные с FXR, индуцируют небольшой гетеродимер -партнер SHP, который связывается с LRH-1 и таким образом ингибирует транскрипцию фермента. В кишечнике желчные кислоты/FXR стимулируют выработку FGF15/19 (в зависимости от вида), который затем действует в печени как гормон через FGFR4 . [ 8 ]
Ферментативный механизм
[ редактировать ]Специфика
[ редактировать ]Одной из особенностей ферментов является их высокая специфичность. Они специфичны в отношении одного субстрата, реакции или того и другого вместе, это означает, что ферменты могут катализировать все реакции, в которых может участвовать субстрат.
Фермент холестерин-7-альфа-гидроксилаза катализирует реакцию, которая превращает холестерин в холестерин-7-альфа-гидроксилазу, восстанавливая и окисляя эту молекулу. [ 8 ] [ 12 ]
Интерактивная карта маршрутов
[ редактировать ]Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы перейти к соответствующим статьям. [ § 1 ]
- ^ Интерактивную карту маршрутов можно редактировать на WikiPathways: «Statin_Pathway_WP430» .
Клиническое значение
[ редактировать ]Дефицит этого фермента увеличивает вероятность образования холестериновых камней в желчном пузыре. [ 13 ]
Нарушение CYP7A1 классического синтеза желчных кислот у мышей приводит либо к увеличению постнатальной смертности, либо к более легкому фенотипу с повышенным уровнем холестерина в сыворотке. [ 11 ] Последнее аналогично случаю у людей, где мутации CYP7A1 связаны с высоким содержанием липопротеинов низкой плотности в плазме и содержанием холестерина в печени, а также с недостаточной экскрецией желчных кислот. Существует также синергия между уровнем холестерина липопротеинов низкой плотности в плазме (LDL-C) и риском ишемической болезни сердца (ИБС). [ 11 ] Передача сигналов глюкозы также индуцирует транскрипцию гена CYP7A1 посредством эпигенетической регуляции статуса ацетилирования гистонов . Индукция синтеза желчных кислот глюкозой имеет важное значение в метаболическом контроле глюкозного, липидного и энергетического гомеостаза в норме и при диабете. [ 14 ] CYP7A1-rs3808607 и изоформа аполипопротеина E (APOE) связаны со степенью снижения циркулирующего холестерина ЛПНП в ответ на потребление растительных стеринов и могут служить потенциальными прогностическими генетическими маркерами для выявления людей, у которых будет достигнуто максимальное снижение уровня холестерина ЛПНП при потреблении растительных стеринов. [ 15 ] Генетические вариации CYP7A1 влияют на его экспрессию и, таким образом, могут влиять на риск желчнокаменной болезни и рака желчного пузыря. [ 16 ]
Один из многих гиполипидемических эффектов класса фибратов опосредован ингибированием транскрипции этого фермента. [ 17 ] Это ингибирование приводит к увеличению содержания холестерина в желчи, которая является единственным путем выведения холестерина из организма. Это также увеличивает риск образования холестериновых желчных камней .
Считается, что ингибирование CYP7A1 участвует или отвечает за гепатотоксичность , связанную с кетоконазолом . [ 18 ] Левовращающий энантиомер кетоконазола, левокетоконазол , демонстрирует 12-кратное снижение эффективности ингибирования этого фермента и находится в стадии разработки для некоторых показаний (например, синдрома Кушинга ) в качестве замены кетоконазола со сниженной токсичностью , улучшенной переносимостью и безопасностью . [ 18 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000167910 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000028240 – 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 .
- ^ Коэн Дж.К., Кали Дж.Дж., Елинек Д.Ф., Мехрабиан М., Спаркс Р.С., Лусис А.Дж. и др. (сентябрь 1992 г.). «Клонирование гена альфа-гидроксилазы холестерина 7 человека (CYP7) и локализация на хромосоме 8q11-q12». Геномика . 14 (1): 153–161. дои : 10.1016/S0888-7543(05)80298-8 . ПМИД 1358792 .
- ^ Мяо Дж (2008). Регуляция биосинтеза желчных кислот с помощью малого гетеродимера-партнера орфанного ядерного рецептора (доктор философии). Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Перейти обратно: а б с д и Неберт Д.В., Рассел Д.В. (октябрь 2002 г.). «Клиническое значение цитохромов P450». Ланцет . 360 (9340): 1155–1162. дои : 10.1016/S0140-6736(02)11203-7 . ПМИД 12387968 . S2CID 13577054 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Чан Цзюй (октябрь 2009 г.). «Желчные кислоты: регуляция синтеза» . Журнал исследований липидов . 50 (10): 1955–1966. doi : 10.1194/jlr.R900010-JLR200 . ПМЦ 2739756 . ПМИД 19346330 .
- ^ «РЦСБ ПДБ» . РЦСБ ПДБ . Проверено 18 октября 2015 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Синтез желчных кислот, обмен веществ и биологические функции» . Проверено 15 октября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Чавла А., Саез Э., Эванс Р.М. (сентябрь 2000 г.). " "Не очень разбираюсь в желчологии" " . Клетка . 103 (1): 1–4. дои : 10.1016/S0092-8674(00)00097-0 . ПМИД 11051540 . S2CID 17408369 .
- ^ Хедстрем Л. (2010). «Специфичность и селективность фермента». Цитируемые обзоры eLS в области наук о жизни . дои : 10.1002/9780470015902.a0000716.pub2 . ISBN 978-0470016176 .
- ^ Паумгартнер Г., Зауэрбрух Т. (ноябрь 1991 г.). «Желчные камни: патогенез». Ланцет . 338 (8775): 1117–1121. дои : 10.1016/0140-6736(91)91972-W . ПМИД 1682550 . S2CID 205037880 .
- ^ Ли Т, Чанда Д., Чжан Ю, Чой Х.С., Чан Цзюй (апрель 2010 г.). «Глюкоза стимулирует транскрипцию гена холестерин-7-альфа-гидроксилазы в гепатоцитах человека» . Журнал исследований липидов . 51 (4): 832–842. дои : 10.1194/jlr.M002782 . ПМЦ 2842145 . ПМИД 19965590 .
- ^ Маккей Д.С., Эк П.К., Гебауэр С.К., Баер DJ, Джонс П.Дж. (октябрь 2015 г.). «Изоформа CYP7A1-rs3808607 и APOE связана со снижением уровня холестерина ЛПНП после потребления растительных стеринов в рандомизированном клиническом исследовании» . Американский журнал клинического питания . 102 (4): 951–957. дои : 10.3945/ajcn.115.109231 . ПМИД 26333513 .
- ^ Шривастава А., Чоудхури Г., Миттал Б. (июнь 2010 г.). «Полиморфизмы промотора CYP7A1 (-204 A>C; rs3808607 и -469 T>C; rs3824260) и риск рака желчного пузыря у населения Северной Индии». Метаболизм . 59 (6): 767–773. дои : 10.1016/j.metabol.2009.09.021 . ПМИД 20005541 .
- ^ Гбагиди Г.Ф., Агеллон Л.Б. (1 января 2004 г.). «Ингибирование промотора гена холестерина 7-альфа-гидроксилазы человека (CYP7A1) фибратами в культивируемых клетках опосредовано через альфа-рецептор x печени и гетеродимер альфа-рецептора, активируемого пролифератором пероксисомы» . Исследования нуклеиновых кислот . 32 (3): 1113–1121. дои : 10.1093/nar/gkh260 . ПМЦ 373396 . ПМИД 14960721 .
- ^ Перейти обратно: а б Куэвас-Рамос Д., Лим Д.С., Флесериу М. (2016). «Обновленная информация о лечении болезни Кушинга» . Клинический диабет и эндокринология . 2 (1): 16. дои : 10.1186/s40842-016-0033-9 . ПМК 5471955 . ПМИД 28702250 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Дэвис Р.А., Мияке Дж.Х., Хуэй Т.Я., Спанн, Нью-Джерси (апрель 2002 г.). «Регуляция холестерина-7-альфа-гидроксилазы: SHP Едва отсутствует» . Журнал исследований липидов . 43 (4): 533–543. дои : 10.1016/S0022-2275(20)31482-6 . ПМИД 11907135 .
- Ким Х.Дж., Пак Х.И., Ким Э., Ли К.С., Ким К.К., Чхве БО и др. (февраль 2010 г.). «Общий полиморфизм промотора CYP7A1, связанный с риском развития оптикомиелита». Нейробиология болезней . 37 (2): 349–355. дои : 10.1016/j.nbd.2009.10.013 . ПМИД 19850125 . S2CID 40067459 .
- Холмс М.В., Шах Т., Викери С., Смит Л., Хингорани А.Д., Касас Дж.П. (декабрь 2009 г.). Ло Ю (ред.). «Выполнение обещаний персонализированной медицины? Систематический обзор и полевой обзор фармакогенетических исследований» . ПЛОС ОДИН . 4 (12): е7960. Бибкод : 2009PLoSO...4.7960H . дои : 10.1371/journal.pone.0007960 . ПМЦ 2778625 . ПМИД 19956635 .
- Липкин С.М., Чао ЕС, Морено В., Розек Л.С., Реннерт Х., Пинчев М. и др. (май 2010 г.). «Генетическая вариация 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктазы изменяет химиопрофилактическую активность статинов при колоректальном раке» . Исследования по профилактике рака . 3 (5): 597–603. дои : 10.1158/1940-6207.CAPR-10-0007 . ПМИД 20403997 .
- Ламбриноудаки И., Капарос Г., Ризос Д., Галапи Ф., Александру А., Сергентанис Т.Н. и др. (август 2009 г.). «Полиморфизмы аполипопротеина E и параоксоназы 1 связаны с более низким уровнем гормонов щитовидной железы в сыворотке крови у женщин в постменопаузе». Клиническая эндокринология . 71 (2): 284–290. дои : 10.1111/j.1365-2265.2008.03476.x . ПМИД 19018779 . S2CID 205284974 .
- Подури А., Хуллар М., Бахл А., Шарма Ю.П., Талвар К.К. (сентябрь 2009 г.). «Комбинация проатерогенных однонуклеотидных полиморфизмов связана с повышенным риском развития ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда у азиатских индейцев». ДНК и клеточная биология . 28 (9): 451–460. дои : 10.1089/dna.2009.0887 . ПМИД 19558216 .
- Ли Т, Чанда Д., Чжан Ю, Чой Х.С., Чан Цзюй (апрель 2010 г.). «Глюкоза стимулирует транскрипцию гена холестерин-7-альфа-гидроксилазы в гепатоцитах человека» . Журнал исследований липидов . 51 (4): 832–842. дои : 10.1194/jlr.M002782 . ПМЦ 2842145 . ПМИД 19965590 .
- Коварж Ю, Леничек М, Зимолова М, Витек Л, Йирса М, Пита Ю (2010). «Регуляция суточных колебаний активности холестерин-7-альфа-гидроксилазы (CYP7A1) у здоровых людей» . Физиологические исследования . 59 (2): 233–238. doi : 10.33549/phyolres.931753 . ПМИД 19537927 .
- Чиен К.Л., Ван К.К., Чен Ю.К., Чао КЛ., Сюй Х.К., Чен М.Ф., Чен В.Дж. (март 2010 г.). «Общие варианты последовательностей в генах, связанных с фармакодинамическими и фармакокинетическими путями, обуславливающими реакцию холестерина ЛПНП на статины». Фармакогеномика . 11 (3): 309–317. дои : 10.2217/стр.09.160 . ПМИД 20235787 .
- Сайто А., Кавамото М., Каматани Н. (июнь 2009 г.). «Исследование связи между однонуклеотидными полиморфизмами в 199 генах, связанных с наркотиками, и обычно измеряемыми количественными характеристиками у 752 здоровых японцев» . Журнал генетики человека . 54 (6): 317–323. дои : 10.1038/jhg.2009.31 . ПМИД 19343046 .
- Нельсон Д.Р., Зельдин Д.К., Хоффман С.М., Малтаис Л.Дж., Уэйн Х.М., Неберт Д.В. (январь 2004 г.). «Сравнение генов цитохрома P450 (CYP) из геномов мыши и человека, включая рекомендации по номенклатуре генов, псевдогенов и вариантов альтернативного сплайсинга». Фармакогенетика . 14 (1): 1–18. дои : 10.1097/00008571-200401000-00001 . ПМИД 15128046 . S2CID 18448751 .
- Ли Т, Ма Х, Пак Ю.Дж., Ли Ю.К., Стром С., Мур Д.Д., Чанг Дж.Ю. (октябрь 2009 г.). «Транскрипционный фактор O1 Forkhead Box ингибирует холестерин-7-альфа-гидроксилазу в гепатоцитах человека и у мышей, получающих диету с высоким содержанием жиров» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1791 (10): 991–996. дои : 10.1016/j.bbalip.2009.05.004 . ПМЦ 2743791 . ПМИД 19463968 .
- Чакрабарти Б., Дадбридж Ф., Кент Л., Уилрайт С., Хилл-Которн Г., Эллисон С. и др. (июнь 2009 г.). «Гены, связанные с половыми стероидами, ростом нейронов и социально-эмоциональным поведением, связаны с аутистическими чертами, эмпатией и синдромом Аспергера». Исследования аутизма . 2 (3): 157–177. дои : 10.1002/аур.80 . ПМИД 19598235 . S2CID 18239947 .
- Барселуш А.Л., Чис Р., Алмейда С.Е., Фигенбаум М., Швайгерт И.Д., Чула Ф.Г. и др. (июнь 2009 г.). «Ассоциация полиморфизма CYP7A1-278A>C и реакция триглицеридов плазмы после диетического вмешательства у пациентов с дислипидемией» . Бразильский журнал медицинских и биологических исследований = Revista Brasileira de Pesquisas Medicas e Biologicas . 42 (6): 487–493. дои : 10.1590/s0100-879x2009000600003 . ПМИД 19448895 .
- Вура Д., Шах Ш., Рид С.Р., Чжай Дж., Кросслин Д.Р., Мессер С. и др. (декабрь 2008 г.). «Фармакогенетические предикторы снижения уровня холестерина липопротеинов низкой плотности, опосредованного статинами, и реакции на дозу» . Тираж. Сердечно-сосудистая генетика . 1 (2): 100–106. doi : 10.1161/CIRCGENETICS.108.795013 . ПМЦ 2995295 . ПМИД 20031551 .
- Шварц М., Лунд Э.Г., Рассел Д.В. (апрель 1998 г.). «Два 7-альфа-гидроксилазных фермента в биосинтезе желчных кислот». Современное мнение в липидологии . 9 (2): 113–118. дои : 10.1097/00041433-199804000-00006 . ПМИД 9559267 .
- Бенье А., Хофманн А.Ф., Янг С.Г. (июль 2002 г.). «Дефицит CYP7A1 человека: прогресс и загадки» . Журнал клинических исследований . 110 (1): 29–31. дои : 10.1172/JCI16076 . ПМК 151039 . ПМИД 12093884 .
- Руаньо Г., Бернене Дж., Виндемут А., Бауэр Б., Венкер Д., Зейп Р.Л. и др. (февраль 2009 г.). «Физиогеномное сравнение отеков и ИМТ у пациентов, получающих росиглитазон или пиоглитазон». Клиника Химика Акта; Международный журнал клинической химии . 400 (1–2): 48–55. дои : 10.1016/j.cca.2008.10.009 . ПМИД 18996102 .
- Шаап Ф.Г., ван дер Гааг Н.А., Гума DJ, Янсен П.Л. (апрель 2009 г.). «Высокая экспрессия желчно-гомеостатического гормона фактора роста фибробластов 19 в печени пациентов с внепеченочным холестазом» . Гепатология . 49 (4): 1228–1235. дои : 10.1002/hep.22771 . ПМИД 19185005 . S2CID 5306097 .
- Шривастава А., Чоудхури Г., Миттал Б. (июнь 2010 г.). «Полиморфизмы промотора CYP7A1 (-204 A>C; rs3808607 и -469 T>C; rs3824260) и риск рака желчного пузыря у населения Северной Индии». Метаболизм . 59 (6): 767–773. дои : 10.1016/j.metabol.2009.09.021 . ПМИД 20005541 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Холестерин + 7-альфа-гидроксилаза Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P22680 (Цитохром P450 7A1) в PDBe-KB .