N-acetylotransferaza - N-acetyltransferase

N-acetylotransferaza aryloaminowa 2
3d rysunek przedstawiający ludzką N-acetylotransferazę 2
Identyfikatory
Nr WE	2.3.1.5
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
Szukaj PKW artykuły PubMed artykuły NCBI białka

N-acetylotransferazę (NAT) jest enzymem , który katalizuje przenoszenie acetylowych grup z acetylo-CoA do aryloaminy , arylhydroxylamines i Arylohydrazyny. Mają szeroką specyficzność wobec amin aromatycznych , szczególnie serotoniny , a także mogą katalizować transfer acetylu między arylaminami bez CoA. N-acetylotransferazy to enzymy cytozolowe występujące w wątrobie i wielu tkankach większości gatunków ssaków, z wyjątkiem psa i lisa , które nie mogą acetylować ksenobiotyków . Grupy acetylowe są ważne w sprzęganiu metabolitów z wątroby, umożliwiając wydalanie produktów ubocznych ( metabolizm II fazy ). Jest to szczególnie ważne w metabolizmie i wydalaniu produktów leczniczych ( metabolizm leków ).

Mechanizm enzymatyczny

Enzymy NAT są zróżnicowane przez obecność konserwatywnej triady katalitycznej, która faworyzuje substraty amin aromatycznych i hydrazyny . NAT katalizują acetylację małych cząsteczek poprzez reakcję podwójnego przemieszczenia, zwaną reakcją ping pong bi bi. Mechanizm składa się z dwóch kolejnych reakcjach. W reakcji z acetylo-CoA początkowo wiąże się z enzymem i octanów Cys ⁶⁸ . W drugiej reakcji, po uwolnieniu acetylo-CoA , akceptor acetylu oddziałuje z acetylowanym enzymem, tworząc produkt. Ta druga reakcja jest niezależna od donora acetylu, ponieważ opuszcza enzym przed związaniem się akceptora acetylu. Jednakże, podobnie jak w przypadku wielu reakcji ping-pong bi bi, możliwe jest, że istnieje konkurencja między donorem acetylu i akceptorem acetylu o enzym nieacetylowany. Prowadzi to do hamowania zależnego od substratu przy wysokich stężeniach.

Przedstawienie mechanizmu enzymu N-acetylotransferazy.

Struktura enzymu

Przedstawienie 3D miejsca aktywnego NAT2 i triady katalitycznej.

Dwa enzymy NAT u ludzi to NAT1 i NAT2 . Myszy i szczury wyrażają trzy enzymy, NAT1, NAT2 i NAT3. Stwierdzono, że NAT1 i NAT2 są blisko spokrewnione w dotychczas zbadanych gatunkach, ponieważ te dwa enzymy mają 75-95% wspólnej sekwencji aminokwasowej . Oba mają również miejsce aktywne, cysteinę pozostałość (Cys ⁶⁸ ) na N-końcu. Ponadto, wszystkie funkcjonalne enzymy NAT zawierają triadę katalitycznie niezbędnych reszt składających się z tej cysteiny , histydyny i asparaginy . Wysunięto hipotezę, że efekty katalityczne raka piersi leku Cisplatyna są związane z Cys ⁶⁸ . Inaktywacja NAT1 przez cisplatynę jest spowodowana nieodwracalnym tworzeniem adduktu cisplatyny z resztą cysteiny w miejscu aktywnym . C-koniec pomaga wiązać acetylo-CoA i różni się między NAT, w tym homologami prokariotycznymi.

NAT1 i NAT2 mają różne, ale nakładające się swoistości substratowe. Ludzki NAT1 preferencyjnie acetyluje kwas 4-aminobenzoesowy (PABA), kwas 4-aminosalicylowy , sulfametoksazol i sulfanilamid . Ludzki NAT2 preferencyjnie acetyluje izoniazyd (leczenie gruźlicy ), hydralazynę , prokainamid , dapson , aminoglutetymid i sulfametazynę .

Znaczenie biologiczne

NAT2 jest zaangażowany w metabolizm w ksenobiotyków , co może prowadzić zarówno do inaktywacji leków i tworzenia toksycznych metabolitów , które mogą być rakotwórcze . Biotransformacji ksenobiotyków może występować w trzech etapach. W fazie I do podłoży wprowadzane są grupy reaktywne i polarne. W fazie II następuje koniugacja ksenobiotyków z naładowanymi gatunkami, aw fazie III dochodzi do dodatkowych modyfikacji, których mechanizmy wypływu prowadzą do wydalania przez transportery. Badanie asocjacyjne całego genomu (GWAS) zidentyfikowało ludzki NAT2 jako główny sygnał oporności na insulinę , kluczowy marker cukrzycy i główny czynnik ryzyka sercowo-naczyniowego, i wykazano, że jest związany z insulinoopornością całego organizmu u myszy z nokautem NAT1 . Uważa się, że NAT1 pełni endogenną rolę, prawdopodobnie związaną z podstawowym metabolizmem komórkowym. Może to być związane z tym, dlaczego NAT1 jest bardziej rozpowszechniony w tkankach niż NAT2.

Znaczenie u ludzi

Każdy osobnik metabolizuje ksenobiotyki w różnym tempie, wynikającym z polimorfizmów genów metabolizmu ksenobiotyków . Zarówno NAT1, jak i NAT2 są kodowane przez dwa wysoce polimorficzne geny zlokalizowane na chromosomie 8 . Polimorfizmy NAT2 były jedną z pierwszych odmian wyjaśniających tę międzyosobniczą zmienność metabolizmu leków . Te polimorfizmy modyfikują stabilność i/lub aktywność katalityczną enzymów, które zmieniają szybkość acetylacji leków i ksenobiotyków, cechę zwaną fenotypem acetylatora . W przypadku NAT2 fenotyp acetylatora jest opisany jako wolny, pośredni lub szybki. Poza modyfikacją aktywności enzymatycznej, badania epidemiologiczne wykazały związek polimorfizmów NAT2 z różnymi nowotworami, prawdopodobnie z różnych czynników rakotwórczych środowiskowych .

Rzeczywiście, NAT2 jest wysoce polimorficzny w kilku populacjach ludzkich. Polimorfizmy NAT2 obejmują podstawienia pojedynczych aminokwasów R64Q, I114T, D122N, L137F, Q145P, R197Q i G286E. Są one klasyfikowane jako wolne acetylatory, podczas gdy NAT2 typu dzikiego jest klasyfikowany jako szybki acetylator. Powolne acetylatory są zwykle związane z toksycznością leków i podatnością na raka. Na przykład genotyp wolnego acetylatora NAT2 wiąże się ze zwiększonym ryzykiem raka pęcherza moczowego , zwłaszcza wśród palaczy papierosów. Polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP) NAT1 obejmują R64W, V149I, R187Q, M205V, S214A, D251V, E26K i I263V i są związane z genetyczną predyspozycją do raka , wad wrodzonych i innych chorób. Efekt SNP powolnego acetylatora w regionie kodującym działa głównie poprzez tworzenie niestabilnego białka, które agreguje wewnątrzkomórkowo przed ubikwitynacją i degradacją.

50% populacji brytyjskiej ma niedobór N-acetylotransferazy wątrobowej. Nazywa się to ujemnym statusem acetylatora. Leki dotknięte tym to:

• izoniazyd
• prokainamid
• hydralazyna
• dapson
• sulfasalazyna

Zdarzenia niepożądane wynikające z tego niedoboru obejmują neuropatię obwodową i hepatotoksyczność . Najwolniejszy haplotyp acetylatora, NAT2*5B (najsilniejszy związek z rakiem pęcherza ), wydaje się być wybrany w ciągu ostatnich 6500 lat u mieszkańców zachodniej i środkowej Eurazji, co sugeruje, że powolna acetylacja dała przewagę ewolucyjną tej populacji, pomimo niedawnych niekorzystnych epidemiologicznych dane dotyczące wyników zdrowotnych.

Przykłady

Poniżej znajduje się lista ludzkich genów kodujących enzymy N-acetylotransferazy:

Bibliografia