фосфодиэстераза


Фосфодиэстераза ФДЭ ( , ) – это фермент который разрывает фосфодиэфирную связь . Обычно под фосфодиэстеразой понимают циклические нуклеотидные фосфодиэстеразы, которые имеют большое клиническое значение и описаны ниже. Однако существует множество других семейств фосфодиэстераз, включая фосфолипазы C и D , аутотаксины , сфингомиелинфосфодиэстеразы , ДНКазы , РНКазы и эндонуклеазы рестрикции (все они разрушают фосфодиэфирный остов ДНК или РНК ), а также многочисленные менее хорошо охарактеризованные низкомолекулярные фосфодиэстеразы.
Циклические нуклеотидные фосфодиэстеразы включают группу ферментов , которые разрушают фосфодиэфирную связь в второго мессенджера молекулах цАМФ и цГМФ . Они регулируют локализацию, продолжительность и амплитуду передачи сигналов циклических нуклеотидов внутри субклеточных доменов. Таким образом, ФДЭ являются важными регуляторами передачи сигнала , опосредованной этими молекулами-вторичными мессенджерами.
История
[ редактировать ]Эти многочисленные формы (изоформы или подтипы) фосфодиэстеразы были выделены из мозга крыс с помощью электрофореза в полиакриламидном геле в начале 1970-х годов Вайсом и его коллегами. [ 1 ] [ 2 ] показали, что они избирательно ингибируются различными лекарствами в мозге и других тканях . и вскоре после этого Вайс и его коллеги [ 3 ] [ 4 ]
Возможность селективных ингибиторов фосфодиэстеразы использования в качестве терапевтических средств была предсказана в 1970-х годах Вайсом и его коллегами . [ 5 ] В настоящее время этот прогноз сбылся в различных областях (например, силденафил в качестве ингибитора ФДЭ5 и рольпрам в качестве ингибитора ФДЭ4 ).
Номенклатура и классификация
[ редактировать ]Номенклатура PDE обозначает семейство PDE арабской цифрой, затем заглавная буква обозначает ген в этом семействе , а вторая и последняя арабская цифра указывает на вариант сплайсинга, полученный из одного гена (например, PDE1C3: семейство 1, ген C). , вариант сращивания 3). [ 6 ]
Суперсемейство ферментов ФДЭ подразделяется на 11 семейств, а именно ФДЭ1 – ФДЭ11 . [ 7 ] у млекопитающих . Классификация основана на:

- аминокислотные последовательности
- особенности субстрата
- регуляторные свойства
- фармакологические свойства
- распределение тканей
Различные ФДЭ одного и того же семейства функционально родственны, несмотря на то, что их аминокислотные последовательности могут значительно различаться. [ 8 ] ФДЭ имеют различную субстратную специфичность. Некоторые из них являются цАМФ-селективными гидролазами ( PDE4 , 7 и 8 ); другие являются селективными в отношении цГМФ ( PDE5 , 6 и 9 ). Другие могут гидролизовать как цАМФ, так и цГМФ ( ФДЭ1 , 2 , 3 , 10 и 11 ). ФДЭ3 иногда называют цГМФ-ингибируемой фосфодиэстеразой. Хотя PDE2 может гидролизовать оба циклических нуклеотида, связывание цГМФ с регуляторным доменом GAF-B увеличит сродство к цАМФ и гидролиз в ущерб цГМФ. Этот механизм, как и другие, обеспечивает перекрестную регуляцию путей цАМФ и цГМФ. PDE12 расщепляет 2',5'-фосфодиэфирную связь, связывающую аденозины 5'-трифосфорилированных олигоаденилатов. [ 9 ] [ 10 ] PDE12 не является членом суперсемейства циклических нуклеотид-фосфодиэстераз, которое содержит PDE1-PDE11.
Клиническое значение
[ редактировать ]Было показано, что ферменты фосфодиэстеразы различаются в разных типах клеток, включая нормальные и лейкемические лимфоциты. [ 11 ] и часто являются мишенью фармакологического ингибирования из-за их уникального распределения в тканях, структурных и функциональных свойств. [ 12 ]
Ингибиторы ФДЭ могут продлевать или усиливать эффекты физиологических процессов, опосредованных цАМФ или цГМФ, путем ингибирования их деградации ФДЭ. [ 13 ]
Силденафил (Виагра) является ингибитором цГМФ-специфической фосфодиэстеразы 5-го типа , который усиливает сосудорасширяющее действие цГМФ в кавернозных телах и используется для лечения эректильной дисфункции . Силденафил в настоящее время также исследуется на предмет его мио- и кардиозащитного действия, при этом особый интерес уделяется терапевтической ценности соединения при лечении мышечной дистрофии Дюшенна. [ 14 ] и доброкачественная гиперплазия предстательной железы . [ 15 ]
Параксантин , основной метаболит кофеина , является еще одним цГМФ-специфичным ингибитором фосфодиэстеразы, который ингибирует ФДЭ9, цГМФ, предпочитающий фосфодиэстеразу. [ 16 ] ФДЭ9 экспрессируется так же высоко, как и ФДЭ5, в кавернозных телах. [ 17 ]
Фармакологическое действие ингибиторов ФДЭ
[ редактировать ]Ингибиторы ФДЭ были идентифицированы как новые потенциальные терапевтические средства в таких областях, как легочная артериальная гипертензия , ишемическая болезнь сердца , деменция , депрессия , астма , ХОБЛ , протозойные инфекции (включая малярию ) и шизофрения . [ нужна ссылка ]
ФДЭ также играют важную роль в частоте приступов. Например, ФДЭ нарушил противоэпилептическую активность аденозина. Кроме того, использование ингибитора ФДЭ (пентоксифиллина) при судорогах, вызванных пентилентетразолом, показало противоэпилептический эффект за счет увеличения латентного периода до возникновения судорог и уменьшения продолжительности судорог in vivo. [ 18 ]
Цилостазол (Плетал) ингибирует ФДЭ3 . Это торможение позволяет эритроцитам лучше изгибаться. Это полезно при таких состояниях, как перемежающаяся хромота , поскольку клеткам легче проходить через суженные вены и артерии. [ нужна ссылка ]
Дипиридамол ингибирует ФДЭ-3 и ФДЭ-5. Это приводит к внутритромбоцитарному накоплению цАМФ и/или цГМФ, ингибируя агрегацию тромбоцитов. [ 19 ]
Запринаст ингибирует рост бесполых малярии паразитов на стадии крови ( Plasmodium falciparum ) in vitro со значением ED 50 35 мкМ и ингибирует PfPDE1, цГМФ-специфическую фосфодиэстеразу P. falciparum , со значением IC 50 3,8 мкМ. [ 20 ]
Ксантины, такие как кофеин и теобромин, являются ингибиторами цАМФ -фосфодиэстеразы. Однако ингибирующее действие ксантинов на фосфодиэстеразу наблюдается только в дозах, превышающих те, которые обычно потребляют люди. [ нужна ссылка ]
Силденафил, Тадалафил и Варденафил являются ингибиторами ФДЭ-5 и широко используются при лечении эректильной дисфункции.
Другие приложения
[ редактировать ]Недавно было обнаружено, что PDE расщепляется и выделяет грязь человеческого тела, обнаруженную на белье. С помощью этой недавно открытой нуклеазы можно легко удалить желтые пятна и запахи, которые обычно остаются на одежде при использовании классических моющих средств. [ 21 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Узунов П., Вайс Б. (сентябрь 1972 г.). «Разделение множественных молекулярных форм циклической аденозин-3',5'-монофосфатфосфодиэстеразы в мозжечке крысы с помощью электрофореза в полиакриламидном геле». Биохимика и биофизика Acta . 284 (1): 220–6. дои : 10.1016/0005-2744(72)90060-5 . ПМИД 4342220 .
- ^ Страда С.Дж., Узунов П., Вайс Б. (декабрь 1974 г.). «Онтогенетическое развитие активатора фосфодиэстеразы и множественных форм циклической АМФ-фосфодиэстеразы мозга крыс». Журнал нейрохимии . 23 (6): 1097–103. дои : 10.1111/j.1471-4159.1974.tb12204.x . ПМИД 4375704 . S2CID 46018589 .
- ^ Вайс Б. (1975). «Дифференциальная активация и ингибирование множественных форм циклической нуклеотидной фосфодиэстеразы». Достижения в области исследований циклических нуклеотидов . 5 : 195–211. ПМИД 165666 .
- ^ Фертель Р., Вайс Б. (июль 1976 г.). «Свойства и чувствительность к лекарственным средствам циклических нуклеотидных фосфодиэстераз легких крыс» . Молекулярная фармакология . 12 (4): 678–87. ПМИД 183099 .
- ^ Вайс Б., Хайт В.Н. (1977). «Селективные ингибиторы циклических нуклеотидов фосфодиэстеразы как потенциальные терапевтические средства». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии . 17 : 441–77. дои : 10.1146/annurev.pa.17.040177.002301 . ПМИД 17360 .
- ^ Конти М. (сентябрь 2000 г.). «Фосфодиэстеразы и передача сигналов циклических нуклеотидов в эндокринных клетках» . Молекулярная эндокринология . 14 (9): 1317–27. дои : 10.1210/mend.14.9.0534 . ПМИД 10976911 .
- ^ Конти, М.; Беаво, Дж. (2007). «Биохимия и физиология циклических нуклеотидных фосфодиэстераз: важные компоненты передачи сигналов циклических нуклеотидов». Ежегодный обзор биохимии . 76 : 481–511. doi : 10.1146/annurev.biochem.76.060305.150444 . ПМИД 17376027 .
- ^ Иффланд А., Колс Д., Лоу С., Луан Дж., Чжан Ю., Коте М., Цао К., Камат А.В., Дин Ю.Х., Элленбергер Т. (июнь 2005 г.). «Структурные детерминанты специфичности и селективности ингибитора PDE2A с использованием системы трансляции in vitro зародышей пшеницы». Биохимия . 44 (23): 8312–25. дои : 10.1021/bi047313h . ПМИД 15938621 .
- ^ Вуд Э.Р., Бледсо Р., Чай Дж., Дака П., Денг Х., Дин Ю., Харрис-Герли С., Крин Л.Х., Нарти Э., Николс Дж., Нолти Р.Т., Прабху Н., Райз С., Шихан Т., Шотвелл Дж.Б., Смит Д., Тай В., Тейлор Дж.Д., Томберлин Г., Ван Л., Вайзли Б., Ю С., Ся Б., Диксон Х. (август 2015 г.). «Роль фосфодиэстеразы 12 (ФДЭ12) как негативного регулятора врожденного иммунного ответа и открытие противовирусных ингибиторов» . Журнал биологической химии . 290 (32): 19681–96. дои : 10.1074/jbc.M115.653113 . ПМЦ 4528132 . ПМИД 26055709 .
- ^ [1] phosphosite.org [ нужна полная цитата ]
- ^ Вайс, Б. и Винчерч, Р.А.: Анализ циклических нуклеотидных фосфодиэстераз в лимфоцитах нормальных и старых мышей с лейкемией. Рак Рез. 38:1274-1280, 1978 г. http://cancerres.aacrjournals.org/content/canres/38/5/1274.full.pdf
- ^ Чон Й.Х., Хо Й.С., Ким СМ, Хён Й.Л., Ли Т.Г., Ро С., Чо Дж.М. (июнь 2005 г.). «Фосфодиэстераза: обзор белковых структур, потенциальное терапевтическое применение и недавний прогресс в разработке лекарств» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 62 (11): 1198–220. дои : 10.1007/s00018-005-4533-5 . ПМЦ 11139162 . ПМИД 15798894 . S2CID 9806864 .
- ^ Ранг, HP; Риттер, Дж. М.; Флауэр, Р.Дж.; Хендерсон, Дж. (2016). Фармакология Ранг и Дейла (8-е изд.). Черчилль Ливингстон. п. 349. ИСБН 978-0-7020-5362-7 .
- ^ Хайралла М., Хайралла Р.Дж., Янг М.Э., Аллен Б.Г., Гиллис М.А., Даниалоу Дж., Дешеппер К.Ф., Петроф Б.Дж., Де Розье К. (май 2008 г.). «Силденафил и кардиомиоцитарно-специфическая передача сигналов цГМФ предотвращают кардиомиопатические изменения, связанные с дефицитом дистрофина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (19): 7028–33. Бибкод : 2008PNAS..105.7028K . дои : 10.1073/pnas.0710595105 . ПМК 2383977 . ПМИД 18474859 .
- ^ Ван С. (январь 2010 г.). «Ингибиторы фосфодиэстеразы-5 и доброкачественная гиперплазия предстательной железы». Современное мнение в урологии . 20 (1): 49–54. doi : 10.1097/MOU.0b013e328333ac68 . ПМИД 19887943 . S2CID 205840859 .
- ^ Орру, Марко; Гитарт, Ксавье; Карч-Кубича, Мажена; Солинас, Марчелло; Юстинова, Зузана; Бародия, Сандип Кумар; Зановели, Джанаина; Кортес, Антони; Луис, Карме; Касадо, Висент; Мёллер, Ф. Джерард (апрель 2013 г.). «Психостимулирующий фармакологический профиль параксантина, основного метаболита кофеина в организме человека» . Нейрофармакология . 67С : 476–484. doi : 10.1016/j.neuropharm.2012.11.029 . ISSN 0028-3908 . ПМЦ 3562388 . ПМИД 23261866 .
- ^ да Силва, FH; Перейра, Миннесота; Франко-Пентеадо, CF; Де Нуччи, Дж; Антунес, Э; Клаудино, Массачусетс (март 2013 г.). «Ингибирование фосфодиэстеразы-9 (PDE9) с помощью BAY 73-6691 увеличивает релаксацию кавернозного тела, опосредованную путем оксид азота – циклический GMP у мышей» . Международный журнал исследований импотенции . 25 (2): 69–73. дои : 10.1038/ijir.2012.35 . ISSN 0955-9930 . ПМИД 23034509 .
- ^ Хоссейни-Заре М.С., Салехи Ф., Сейеди С.Ю., Азами К., Гадири Т., Мобассери М., Голизаде С., Бейер С., Шарифзаде М. (ноябрь 2011 г.). «Влияние пентоксифиллина и H-89 на эпилептогенную активность букладезина у мышей, получавших пентилентетразол». Европейский журнал фармакологии . 670 (2–3): 464–70. дои : 10.1016/j.ejphar.2011.09.026 . ПМИД 21946102 .
- ^ Грезель П., Моми С., Фальчинелли Э. (октябрь 2011 г.). «Антитромбоцитарная терапия: ингибиторы фосфодиэстеразы» . Британский журнал клинической фармакологии . 72 (4): 634–46. дои : 10.1111/j.1365-2125.2011.04034.x . ПМЦ 3195739 . ПМИД 21649691 .
- ^ Юаса К., Ми-Ичи Ф., Кобаяши Т., Яманучи М., Котера Дж., Кита К., Омори К. (ноябрь 2005 г.). «PfPDE1, новая цГМФ-специфическая фосфодиэстераза малярийного паразита человека Plasmodium falciparum» . Биохимический журнал . 392 (Часть 1): 221–9. дои : 10.1042/BJ20050425 . ПМЦ 1317681 . ПМИД 16038615 .
- ^ «Бактерии из морских водорослей помогают стирке стать экологически чистой» . Весенний . 17 сентября 2020 г. Проверено 7 августа 2024 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: статус URL ( ссылка )
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Фосфорные + диэфирные + гидролазы в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)