Dioksygenaza gamma-butyrobetainy - Gamma-butyrobetaine dioxygenase
Dioksygenaza gamma butyrobetainy (znany również jako bbox , GBBH lub γ-butyrobetainy hydroksylazy ) jest enzymem , który u człowieka jest kodowany przez BBOX1 genu . Dioksygenaza gamma-butyrobetainy katalizuje tworzenie L-karnityny z gamma-butyrobetainy, ostatni etap szlaku biosyntezy L- karnityny . Karnityna jest niezbędna do transportu aktywowanych kwasów tłuszczowych przez błonę mitochondrialną podczas mitochondrialnego utleniania beta . U ludzi dioksygenazę gamma-butyrobetainy można znaleźć w nerkach (wysokie), wątrobie (umiarkowane) i mózgu (bardzo niskie). BBOX1 został niedawno zidentyfikowany jako potencjalny gen nowotworowy na podstawie wielkoskalowej analizy danych z mikromacierzy .
Reakcja
| dioksygenaza gamma-butyrobetainy | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identyfikatory | |||||||||
| Nr WE | 1.14.11.1 | ||||||||
| Nr CAS | 9045-31-2 | ||||||||
| Bazy danych | |||||||||
| IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
| ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
| MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Struktury WPB | RCSB PDB PDBe Suma PDB | ||||||||
| Ontologia genów | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Dioksygenaza gamma-butyrobetainy należy do nadrodziny dioksygenaz zależnych od 2-oksoglutaranu (2OG) . Katalizuje następującą reakcję:
- 4-trimetyloamoniobutanian (γ-butyrobetaina) + 2-oksoglutaran + O 2 3-hydroksy-4-trimetyloamoniobutanian ( L-karnityna ) + bursztynian + CO 2
Trzy substraty tego enzymu to 4-trimetyloamoniobutanian (γ-butyrobetaina), 2-oksoglutaran i O 2 , natomiast jego trzy produkty to 3-hydroksy-4-trimetyloamoniobutanian ( L-karnityna ), bursztynian i dwutlenek węgla .
Enzym ten należy do rodziny oksydoreduktaz , w szczególności tych działających na sparowanych dawców, z O 2 jako utleniaczem i inkorporacją lub redukcją tlenu. Zapotrzebowanie tlenu skład nie wyprowadza się z O 2 2-oksoglutaranu jako jednego dawcy i włączenie jednego atomu tlenu do każdego dawcy. Enzym ten uczestniczy w degradacji lizyny . Żelazo jest kofaktorem dioksygenazy gamma-butyrobetainy. Podobnie jak w przypadku wielu innych oksygenaz 2OG , aktywność dioksygenazy gamma- butyrobetainy może być stymulowana przez środki redukujące , takie jak askorbinian i glutation . Aktywność katalityczną dioksygenazy gamma-butyrobetainy można stymulować różnymi jonami metali, zwłaszcza jonami potasu.
Zarówno struktura apo (PDB id: 3N6W), jak i holo (PDB id: 3O2G) dioksygenazy gamma-butyrobetainy zostały rozwiązane, wykazując, że indukowany mechanizm dopasowania może przyczyniać się do katalitycznej aktywności dioksygenazy gamma-butyrobetainy.
Gamma-dioksygenaza butyrobetainy jest Rozwiązły selektywności podłoża i przetwarza szereg substratów, w tym zmodyfikowane produkty naturalne katalizatory L-karnityny i D- karnityny , tworząc 3-dehydrocarnitine i trimethylaminoacetone. Dioksygenaza gamma-butyrobetainy katalizuje również utlenianie mildronianu z wytworzeniem wielu produktów, w tym semialdehydu kwasu malonowego, dimetyloaminy , formaldehydu i kwasu (1-metyloimidazolidyn-4-ylo)octowego, który proponuje się tworzyć przez mechanizm przegrupowania Stevensa . Dioksygenaza gamma-butyrobetainy jest unikalna wśród innych ludzkich oksygenaz 2OG , ponieważ katalizuje zarówno hydroksylację (np. L-karnityna ), demetylację (np. formaldehyd) jak i tworzenie wiązania CC (np.: kwas (1-metyloimidazolidyn-4-ylo)octowy).
Zahamowanie
Dioksygenaza gamma-butyrobetainy jest celem hamowania dla 3-(2,2,2-trimetylohydrazyniulo)propionianu ( mildronian , znany również jako THP, MET-88, Meldonium lub Quarterine). Mildronate jest oferowany klinicznie na rynki poza USA w leczeniu dusznicy bolesnej i zawału mięśnia sercowego . Niektóre badania sugerują, że mildronian może być również korzystny w leczeniu zaburzeń neurologicznych , cukrzycy , napadów padaczkowych i zatrucia alkoholem . Mildronate jest obecnie produkowany i sprzedawany przez Grindeks , firmę farmaceutyczną z siedzibą na Łotwie . Do tej pory w recenzowanych czasopismach naukowych opublikowano co najmniej pięć raportów z badań klinicznych, dokumentujących skuteczność i bezpieczeństwo łagodnego działania w leczeniu dusznicy bolesnej , udaru i przewlekłej niewydolności serca . Jednak nie przeprowadzono żadnych randomizowanych badań klinicznych, które wspierałyby stosowanie łagodnego leku w leczeniu jakiejkolwiek choroby sercowo-naczyniowej.
Mildronate ma strukturę podobną do naturalnego substratu gamma butyrobetainy z grupą NH zastępując CH 2 gamma butyrobetainy w pozycji C-4. Opublikowano strukturę krystaliczną mldronianu w kompleksie z dioksygenazą gamma-butyrobetainy, która sugeruje, że mildronian wiąże się z dioksygenazą gamma-butyrobetainy w dokładnie taki sam sposób jak gamma-butyrobetaina (PDB id: 3MS5). Do chwili obecnej większość inhibitorów enzymów dla ludzkich oksygenaz 2OG wiąże się z miejscem wiązania kosubstratu 2OG ; mildronian jest rzadkim przykładem niepeptydylowego inhibitora naśladowania substratu. Chociaż wstępne doniesienia sugerowały, że mildronian jest niekonkurencyjnym i niepodlegającym hydroksylacji analogiem gamma-butyrobetainy, dalsze badania wykazały, że mildronian jest rzeczywiście substratem dla dioksygenazy gamma-butyrobetainy.
Podobnie jak inne oksygenazy 2OG , dioksygenaza gamma-butyrobetainy może być hamowana przez mimetyki 2OG i inhibitory aromatyczne, takie jak 2,4-dikarboksylan pirydyny. Inne opisane inhibitory dioksygenazy gamma-butyrobetainy obejmują cyklopropylopodstawione gamma-butyrobetainy i kwas 3-(2,2-dimetylocyklopropylo)propanowy, który jest inhibitorem enzymów o mechanizmie działania.
Analiza
Zastosowano kilka testów biochemicznych in vitro do monitorowania aktywności katalitycznej dioksygenazy gamma-butyrobetainy. Wczesne sposoby skupiają się głównie na zastosowaniu znakowanych radiologicznie związków, w tym 14 C znakowanego gamma butyrobetainy i 14 C znakowane 2OG . Enzym sposób -coupled również zostały zastosowane do wykrywania karnityny formację, za pomocą enzymu karnityna acetylotransferazy i 14 C znakowane acetylo-koenzymu A z wytworzeniem znakowanej acetylokarnityny do wykrywania. Przy użyciu tej metody jest możliwe wykrycie karnityny stężenie w dół do pico zakresie molarnego. Zastosowano również inne metody analityczne, w tym spektrometrię mas i NMR , które są szczególnie przydatne do badania stosunku sprzężenia między utlenianiem 2OG a tworzeniem substratu oraz do charakteryzowania nieznanych produktów enzymatycznych. Jednak metody te często nie nadają się do wysokoprzepustowych badań przesiewowych i wymagają drogiego oprzyrządowania . Zaproponowano również potencjalnie wysokoprzepustowy test oparty na fluorescencji z zastosowaniem fluorowanego analogu gamma-butyrobetainy . W fluorek jony uwalniane wskutek gamma butyrobetainy katalizuje dioksygenazy można wykryć za pomocą chemosensorów takie jak chronione fluoresceiny .
Zobacz też
- Karnityna
- Mildronate
- Biosynteza karnityny
- Utlenianie beta
- Metabolizm kwasów tłuszczowych
- przegrupowanie Stevensa
Bibliografia
Dalsza lektura
- Olson AL, Rebouche CJ (czerwiec 1987). „Aktywność hydroksylazy gamma-butyrobetainy nie ogranicza szybkości biosyntezy karnityny u ludzkiego niemowlęcia”. Dziennik Żywienia . 117 (6): 1024–31. doi : 10.1093/jn/117.6.1024 . PMID 3110383 .
- Lindstedt S, Nordin I (październik 1984). „Wiele form hydroksylazy gamma-butyrobetainy (EC 1.14.11.1)” . Czasopismo Biochemiczne . 223 (1): 119–27. doi : 10.1042/bj2230119 . PMC 1144272 . PMID 6497835 .
- Galland S, Le Borgne F, Bouchard F, Georges B, Clouet P, Grand-Jean F, Demarquoy J (październik 1999). „Klonowanie molekularne i charakterystyka cDNA kodującego hydroksylazę gamma-butyrobetainy wątroby szczura”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molekularna i komórkowa biologia lipidów . 1441 (1): 85–92. doi : 10.1016/s1388-1981(99)00135-3 . PMID 10526231 .
- Rigault C, Le Borgne F, Demarquoy J (grudzień 2006). „Struktura genomowa, alternatywne dojrzewanie i ekspresja tkankowa ludzkiego genu BBOX1”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molekularna i komórkowa biologia lipidów . 1761 (12): 1469-81. doi : 10.1016/j.bbalip.2006.09.014 . PMID 17110165 .
