Deaminaza adenozynowa - Adenosine deaminase

ADA
Deaminaza adenozyny 1VFL.png
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów : PDBe RCSB
Identyfikatory
Skróty ADA , entrez:100, deaminaza adenozyny, ADA1
Identyfikatory zewnętrzne OMIM : 608958 MGI : 87916 HomoloGene : 37249 GeneCards : ADA
Ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Zespół
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_000022
NM_001322050
NM_001322051

NM_001272052
NM_007398

RefSeq (białko)

NP_000013
NP_001308979
NP_001308980

NP_001258981
NP_031424

Lokalizacja (UCSC) Chr 20: 44,62 – 44,65 Mb Chr 2: 163,73 – 163,75 Mb
Wyszukiwanie w PubMed
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz
Adenozyna/deaminaza AMP
PDB 2amx EBI.jpg
struktura krystaliczna deaminazy adenozynowej Plasmodium yoelii (py02076)
Identyfikatory
Symbol A_deaminaza
Pfam PF00962
Klan Pfam CL0034
InterPro IPR001365
PROSITE PDOC00419
SCOP2 1add / zakres / SUPFAM
CDD cd01320
Domena deaminazy adenozynowej (editazy)
Identyfikatory
Symbol A_deamin
Pfam PF02137
InterPro IPR002466
PROSITE PDOC00419
SCOP2 1add / zakres / SUPFAM
N-końcowa deaminaza adenozyny/AMP
Identyfikatory
Symbol A_deaminaza_N
Pfam PF08451
InterPro IPR013659

Deaminaza adenozynowa (znana również jako aminohydrolaza adenozynowa lub ADA ) jest enzymem ( EC 3.5.4.4 ) zaangażowanym w metabolizm puryn . Jest potrzebna do rozkładu adenozyny z pożywienia oraz do obrotu kwasów nukleinowych w tkankach.

Jego podstawową funkcją u ludzi jest rozwój i utrzymanie układu odpornościowego. Jednak pełna fizjologiczna rola ADA nie jest jeszcze w pełni poznana.

Struktura

ADA występuje zarówno w formie małej (jako monomer), jak i dużej (jako kompleks dimerów). W postaci monomeru enzym jest łańcuchem polipeptydowym złożonym w osiem nici równoległych beczek α/β, które otaczają centralną głęboką kieszeń, która jest miejscem aktywnym. Oprócz ośmiu centralnych β-beczek i ośmiu obwodowych α-helis , ADA zawiera również pięć dodatkowych helis: reszty 19-76-krotne w trzech helisach, zlokalizowane między β1 i α1 foldami; a dwie antyrównoległe helisy z końcem karboksylowym znajdują się w poprzek końca aminowego β-beczki.

Centrum aktywne ADA zawiera jon cynku, który znajduje się w najgłębszym zagłębieniu miejsca aktywnego i jest koordynowany przez pięć atomów z His15, His17, His214, Asp295 i substratu. Cynk jest jedynym kofaktorem niezbędnym do działania.

Substrat, adenozyna, jest stabilizowany i związany z miejscem aktywnym przez dziewięć wiązań wodorowych. Grupa karboksylowa Glu217, z grubsza współpłaszczyznowa z pierścieniem purynowym substratu, jest w stanie utworzyć wiązanie wodorowe z N1 substratu. Grupa karboksylowa Asp296, również współpłaszczyznowa z pierścieniem purynowym substratu, tworzy wiązanie wodorowe z N7 substratu. Grupa NH Gly184 jest w stanie utworzyć wiązanie wodorowe z N3 substratu. Asp296 tworzy wiązania zarówno z jonem Zn 2+, jak iz 6-OH podłoża. His238 także wiązania wodorowe z podłożem 6-OH. 3'-OH substratu rybozy tworzy wiązanie wodorowe z Asp19, podczas gdy 5'-OH tworzy wiązanie wodorowe z His17. Dwa kolejne wiązania wodorowe są tworzone z cząsteczkami wody, przy otwarciu miejsca aktywnego, przez 2'-OH i 3'-OH substratu.

Ze względu na cofnięcie miejsca aktywnego wewnątrz enzymu, substrat, po związaniu, jest prawie całkowicie oddzielony od rozpuszczalnika. Ekspozycja powierzchniowa podłoża na rozpuszczalnik, gdy jest związany, wynosi 0,5% ekspozycji powierzchniowej podłoża w stanie wolnym.

Reakcje

ADA nieodwracalnie dezaminuje adenozynę, przekształcając ją w pokrewną nukleozydową inozynę przez podstawienie grupy aminowej przez grupę ketonową.

Adenozyna
Inozyna

Inozyna może być następnie derybozylowana (usunięta z rybozy ) przez inny enzym zwany fosforylazą nukleozydów purynowych (PNP), przekształcając ją w hipoksantynę .

Mechanizm katalizy

Proponowanym mechanizmem katalizowanej przez ADA deaminacji jest stereospecyficzna addycja-eliminacja poprzez tetraedryczny związek pośredni. W obu mechanizmach Zn 2+ jako silny elektrofil aktywuje cząsteczkę wody, która jest deprotonowana przez zasadowe Asp295, tworząc atakujący wodorotlenek. His238 orientuje cząsteczkę wody i stabilizuje ładunek atakującego wodorotlenku. Glu217 jest protonowany w celu oddania protonu N1 substratu.

Reakcja jest stereospecyficzna ze względu na położenie reszt cynku, Asp295 i His238, które są skierowane w stronę B pierścienia purynowego substratu.

Inhibicję kompetycyjną zaobserwowano dla ADA, gdzie produkt inozyna działa jako konkurencyjny inhibitor aktywności enzymatycznej.

Funkcjonować

ADA jest uważany za jeden z kluczowych enzymów metabolizmu puryn. Enzym został znaleziony w bakteriach, roślinach, bezkręgowcach, kręgowcach i ssakach, z wysoką konserwacją sekwencji aminokwasowej . Wysoki stopień konserwacji sekwencji aminokwasów sugeruje kluczową naturę ADA w ścieżce odzyskiwania puryn.

Przede wszystkim ADA u ludzi bierze udział w rozwoju i utrzymaniu układu odpornościowego. Jednak związek ADA zaobserwowano również z różnicowaniem komórek nabłonkowych , neuroprzekaźnictwem i utrzymaniem ciąży . Zostało również zaproponowane, że ADA oprócz adenozyny awarii, pobudza uwalnianie pobudzających aminokwasów i jest niezbędne do sprzęgania receptorów adenozyny A1 i heterotrimerycznych białek G . Niedobór deaminazy adenozyny prowadzi do zwłóknienia płuc, co sugeruje, że przewlekła ekspozycja na wysokie poziomy adenozyny może raczej nasilać reakcje zapalne niż je tłumić. Stwierdzono również, że białko i aktywność deaminazy adenozynowej jest podwyższona w sercach myszy z nadekspresją HIF1α , co częściowo wyjaśnia obniżone poziomy adenozyny w sercach wykazujących ekspresję HIF-1α podczas stresu niedokrwiennego .

Patologia

Niektóre mutacje w genie deaminazy adenozynowej powodują, że nie ulega ona ekspresji. Wynikający z tego niedobór jest jedną z przyczyn ciężkiego złożonego niedoboru odporności (SCID), zwłaszcza dziedziczenia autosomalnego recesywnego. Niedobór ADA jest również związany z zapaleniem płuc, śmiercią komórek grasicy i wadliwą sygnalizacją receptorów komórek T.

I odwrotnie, mutacje powodujące nadekspresję tego enzymu są jedną z przyczyn niedokrwistości hemolitycznej .

Istnieją dowody na to, że inny allel (ADA2) może prowadzić do autyzmu .

Podwyższony poziom ADA jest również powiązany z AIDS .

Izoformy

Istnieją 2 izoformy ADA: ADA1 i ADA2.

  • ADA1 znajduje się w większości komórek organizmu, zwłaszcza w limfocytach i makrofagach , gdzie występuje nie tylko w cytozolu i jądrze, ale także w postaci ektoformy na błonie komórkowej przyłączonej do peptydazy dipeptydylowej-4 (inaczej CD26). ADA1 bierze udział głównie w aktywności wewnątrzkomórkowej i występuje zarówno w formie małej (monomer), jak i dużej (dimer). Wzajemna konwersja małych do dużych form jest regulowana przez „współczynnik konwersji” w płucu.
  • ADA2 po raz pierwszy zidentyfikowano w ludzkiej śledzionie. Został on następnie znaleziony w innych tkankach, w tym w makrofagach, gdzie współistnieje z ADA1. Te dwie izoformy regulują stosunek adenozyny do deoksyadenozyny, wzmacniając zabijanie pasożytów. ADA2 znajduje się głównie w ludzkim osoczu i surowicy i występuje wyłącznie jako homodimer.

Znaczenie kliniczne

ADA2 jest dominującą postacią obecną w ludzkim osoczu krwi i jest podwyższona w wielu chorobach, szczególnie związanych z układem odpornościowym, na przykład reumatoidalnym zapaleniu stawów , łuszczycy i sarkoidozie . Izoforma ADA2 w osoczu jest również podwyższona w większości nowotworów. ADA2 nie jest wszechobecne, ale współistnieje z ADA1 tylko w monocytach-makrofagach.

Całkowite stężenie ADA w osoczu można zmierzyć za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej lub technik enzymatycznych lub kolorymetrycznych. Być może najprostszym systemem jest pomiar amoniaku uwalnianego z adenozyny po rozbiciu na inozynę. Po inkubacji osocza z buforowanym roztworem adenozyny amoniak poddaje się reakcji z odczynnikiem Berthelot w celu uzyskania niebieskiego zabarwienia proporcjonalnego do aktywności enzymu. Aby zmierzyć ADA2, przed inkubacją dodaje się erytro-9-(2-hydroksy-3-nonylo)adeninę (EHNA), aby zahamować aktywność enzymatyczną ADA1. To brak ADA1 powoduje SCID .

ADA można również stosować do badania limfocytarnego wysięku opłucnowego lub wodobrzusza otrzewnowego , ponieważ takie próbki o niskim poziomie ADA zasadniczo wykluczają gruźlicę.

Wysięk opłucnowy gruźlicy można teraz dokładnie zdiagnozować dzięki zwiększonemu poziomowi deaminazy adenozynowej w płynie opłucnowym, powyżej 40 U na litr.

Kladrybina i Pentostatyna są środkami przeciwnowotworowymi stosowanymi w leczeniu białaczki włochatokomórkowej ; ich mechanizm działania polega na hamowaniu deaminazy adenozynowej.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki