Deaminaza adenozynowa - Adenosine deaminase
Adenozyna/deaminaza AMP | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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.
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
- da Cunha JG (1992). „[Deaminaza adenozynowa. Enzym pluridyscyplinarny]”. Acta Medica Portuguesa . 4 (6): 315–23. PMID 1807098 .
- Franco R, Casadó V, Ciruela F, Saura C, Mallol J, Canela EI, Lluis C (lipiec 1997). „Deaminaza adenozynowa powierzchni komórki: znacznie więcej niż ektoenzym”. Postęp w neurobiologii . 52 (4): 283-94. doi : 10.1016/S0301-0082(97)00013-0 . PMID 9247966 . S2CID 40318396 .
- Valenzuela A, Blanco J, Callebaut C, Jacotot E, Lluis C, Hovanessian AG, Franco R (1997). „HIV-1 otoczka gp120 i cząstki wirusa blokują wiązanie dezaminazy adenozynowej z ludzkim CD26”. Postępy w medycynie eksperymentalnej i biologii . 421 : 185–92. doi : 10.1007/978-1-4757-9613-1_24 . Numer ISBN 978-1-4757-9615-5. PMID 9330696 .
- Moriwaki Y, Yamamoto T, Higashino K (październik 1999). „Enzymy zaangażowane w metabolizm puryn - przegląd lokalizacji histochemicznej i implikacji funkcjonalnych”. Histologia i histopatologia . 14 (4): 1321–40. PMID 10506947 .
- Hirschhorna R (1993). „Identyfikacja dwóch nowych mutacji zmiany sensu (R156C i S291L) u dwóch pacjentów ADA-SCID nietypowych dla odpowiedzi na terapię transfuzjami częściowej wymiany”. Mutacja ludzka . 1 (2): 166–8. doi : 10.1002/humu.1380010214 . PMID 1284479 . S2CID 44617309 .
- Berkvens TM, van Ormondt H, Gerritsen EJ, Khan PM, van der Eb AJ (sierpień 1990). „Identyczna delecja 3250 pz między dwoma powtórzeniami AluI w genach ADA niespokrewnionych pacjentów z ADA-SCID”. Genomika . 7 (4): 486–90. doi : 10.1016/0888-7543(90)90190-6 . PMID 1696926 .
- Aran JM, Colomer D, Matutes E, Vives-Corrons JL, Franco R (sierpień 1991). „Obecność deaminazy adenozynowej na powierzchni jednojądrzastych krwinek: lokalizacja immunochemiczna za pomocą mikroskopii świetlnej i elektronowej” . Dziennik histochemii i cytochemii . 39 (8): 1001–8. doi : 10.1177/39.8.1856451 . PMID 1856451 .
- Bielat K, Tritsch GL (kwiecień 1989). „Aktywność ektoenzymatyczna ludzkiej deaminazy adenozynowej erytrocytów”. Biochemia molekularna i komórkowa . 86 (2): 135–42. doi : 10.1007/BF00222613 . PMID 2770711 . S2CID 20850552 .
- Hirschhorn R, Tzall S, Ellenbogen A, Orkin SH (luty 1989). „Identyfikacja mutacji punktowej powodującej termolabilną deaminazę adenozynową (ADA) u dwojga niespokrewnionych dzieci z częściowym niedoborem ADA” . Journal of Clinical Investigation . 83 (2): 497-501. doi : 10.1172/JCI113909 . PMC 303706 . PMID 2783588 .
- Murray JL, Perez-Soler R, Bywaters D, Hersh EM (styczeń 1986). „Zmniejszona aktywność deaminazy adenozynowej (ADA) i 5'nukleotydazy (5NT) w limfocytach T krwi obwodowej w chorobie Hodgkina”. American Journal of Hematology . 21 (1): 57-66. doi : 10.1002/ajh.2830210108 . PMID 3010705 . S2CID 25540139 .
- Wiginton DA, Kaplan DJ, Stany JC, Akeson AL, Perme CM, Bilyk IJ, Vaughn AJ, Lattier DL, Hutton JJ (grudzień 1986). „Kompletna sekwencja i struktura genu ludzkiej deaminazy adenozynowej”. Biochemia . 25 (25): 8234-44. doi : 10.1021/bi00373a017 . PMID 3028473 .
- Akeson AL, Wiginton DA, Dusing MR, Stany JC, Hutton JJ (listopad 1988). „Zmutowane allele ludzkiej deaminazy adenozynowej i ich ekspresja przez transfekcję do fibroblastów” . Czasopismo Chemii Biologicznej . 263 (31): 16291-6. doi : 10.1016/S0021-9258(18)37591-4 . PMID 3182793 .
- Glader BE, Backer K (luty 1988). „Podwyższona aktywność deaminazy adenozynowej krwinek czerwonych: marker zaburzonej erytropoezy w anemii Diamonda-Blackfana i innych chorobach hematologicznych”. British Journal of Hematology . 68 (2): 165–8. doi : 10.1111/j.1365-2141.1988.tb06184.x . PMID 3348976 . S2CID 44789636 .
- Petersen MB, Tranebjaerg L, Tommerup N, Nygaard P, Edwards H (luty 1987). „Nowe przypisanie locus genu deaminazy adenozyny do chromosomu 20q13 X 11 przez badanie pacjenta z delecją śródmiąższową 20q” . Dziennik Genetyki Medycznej . 24 (2): 93-6. doi : 10.1136/jmg.24.2.93 . PMC 1049896 . PMID 3560174 .
- Orkin SH, Goff SC, Kelley WN, Daddona PE (kwiecień 1985). „Przejściowa ekspresja cDNA ludzkiej deaminazy adenozynowej: identyfikacja niefunkcjonalnego klonu wynikającego z podstawienia pojedynczego aminokwasu” . Biologia molekularna i komórkowa . 5 (4): 762–7. doi : 10.1128/mcb.5.4.762 . PMC 366780 . PMID 3838797 .
- Valerio D, Duyvesteyn MG, Dekker BM, Weeda G, Berkvens TM, van der Voorn L, van Ormondt H, van der Eb AJ (luty 1985). „Deaminaza adenozynowa: charakterystyka i ekspresja genu o niezwykłym promotorze” . Dziennik EMBO . 4 (2): 437–43. doi : 10.1002/j.1460-2075.1985.tb03648.x . PMC 554205 . PMID 3839456 .
- Bonthron DT, Markham AF, Ginsburg D, Orkin SH (sierpień 1985). „Identyfikacja mutacji punktowej w genie deaminazy adenozyny odpowiedzialnej za niedobór odporności” . Journal of Clinical Investigation . 76 (2): 894–7. doi : 10.1172/JCI112050 . PMC 423929 . PMID 3839802 .
- Daddona PE, Shewach DS, Kelley WN, Argos P, Markham AF, Orkin SH (październik 1984). „Ludzka deaminaza adenozynowa. cDNA i kompletna pierwszorzędowa sekwencja aminokwasowa” . Czasopismo Chemii Biologicznej . 259 (19): 12101-6. doi : 10.1016/S0021-9258(20)71325-6 . PMID 6090454 .
- Valerio D, Duyvesteyn MG, Meera Khan P, Geurts van Kessel A, de Waard A, van der Eb AJ (listopad 1983). „Izolacja klonów cDNA dla ludzkiej deaminazy adenozynowej”. Gen . 25 (2-3): 231-40. doi : 10.1016/0378-1119(83)90227-5 . PMID 6198240 .
Zewnętrzne linki
- Lokalizacja ludzkiego genu ADA w UCSC Genome Browser .
- Szczegóły ludzkiego genu ADA w UCSC Genome Browser .
- PDBe-KB zawiera przegląd wszystkich informacji o strukturze dostępnych w PDB dla ludzkiej deaminazy adenozynowej
- PDBe-KB zawiera przegląd wszystkich informacji o strukturze dostępnych w PDB dla deaminazy adenozynowej myszy