Аденозиндезаминаза - Adenosine deaminase
Аденозин / AMP дезаминаза | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Условное обозначение | A_deaminase | ||||||||
Pfam | PF00962 | ||||||||
Клан пфам | CL0034 | ||||||||
ИнтерПро | IPR001365 | ||||||||
ПРОФИЛЬ | PDOC00419 | ||||||||
SCOP2 | 1add / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd01320 | ||||||||
|
Аденозиндезаминазный (editase) домен | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Условное обозначение | A_deamin | ||||||||
Pfam | PF02137 | ||||||||
ИнтерПро | IPR002466 | ||||||||
ПРОФИЛЬ | PDOC00419 | ||||||||
SCOP2 | 1add / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
|
Аденозин / AMP дезаминаза N-концевой | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Условное обозначение | A_deaminase_N | ||||||||
Pfam | PF08451 | ||||||||
ИнтерПро | IPR013659 | ||||||||
|
Аденозиндезаминаза (также известная как аденозинаминогидролаза или ADA ) - это фермент ( EC 3.5.4.4 ), участвующий в метаболизме пуринов . Он необходим для расщепления аденозина из пищи и для обмена нуклеиновых кислот в тканях.
Его основная функция у людей - развитие и поддержание иммунной системы. Однако полная физиологическая роль ADA еще полностью не изучена.
Состав
ADA существует как в малой форме (как мономер), так и в большой форме (как димер-комплекс). В мономерной форме фермент представляет собой полипептидную цепь, свернутую в восемь нитей параллельных α / β цилиндров, которые окружают центральный глубокий карман, который является активным центром. Помимо восьми центральных β-цилиндров и восьми периферических α-спиралей , ADA также содержит пять дополнительных спиралей: остатки 19-76 складываются в три спирали, расположенные между β1 и α1 складками; и две антипараллельные карбоксиконцевые спирали расположены поперек амино-конца β-цилиндра.
Активный центр ADA содержит ион цинка, который расположен в самом глубоком углублении активного центра и координируется пятью атомами His15, His17, His214, Asp295 и субстратом. Цинк - единственный кофактор, необходимый для деятельности.
Субстрат, аденозин, стабилизирован и связан с активным центром девятью водородными связями. Карбоксильная группа Glu217, примерно копланарная пуриновому кольцу субстрата, может образовывать водородную связь с N1 субстрата. Карбоксильная группа Asp296, также копланарная пуриновому кольцу субстрата, образует водородную связь с N7 субстрата. Группа NH в Gly184 может образовывать водородную связь с N3 субстрата. Asp296 образует связи как с ионом Zn 2+, так и с 6-ОН субстрата. His238 также водородно связывается с субстратом 6-ОН. 3'-OH рибозы субстрата образует водородную связь с Asp19, а 5'-OH образует водородную связь с His17. Две другие водородные связи образуются с молекулами воды при открытии активного центра 2'-ОН и 3'-ОН субстрата.
Из-за того, что активный центр находится внутри фермента, после связывания субстрат почти полностью изолируется от растворителя. Воздействие на поверхность подложки связанного растворителя составляет 0,5% от воздействия на поверхность подложки в свободном состоянии.
Реакции
ADA необратимо дезаминирует аденозин, превращая его в родственный нуклеозид- инозин путем замены аминогруппы на кетогруппу.
Затем инозин может быть дерибозилирован (удален из рибозы ) другим ферментом, называемым пуриновой нуклеозидфосфорилазой (PNP), превращая его в гипоксантин .
Механизм катализа
Предлагаемый механизм дезаминирования, катализируемого ADA, представляет собой стереоспецифическое присоединение-элиминирование через тетраэдрический промежуточный продукт. По любому механизму Zn 2+ как сильный электрофил активирует молекулу воды, которая депротонируется основным Asp295 с образованием атакующего гидроксида. His238 ориентирует молекулу воды и стабилизирует заряд атакующего гидроксида. Glu217 протонируется, чтобы отдать протон N1 субстрата.
Реакция является стереоспецифической из-за расположения остатков цинка, Asp295 и His238, которые все обращены к B-стороне пуринового кольца субстрата.
Конкурентное ингибирование наблюдалось для ADA, где продукт инозин действует как конкурентный ингибитор ферментативной активности.
Функция
АДА считается одним из ключевых ферментов метаболизма пуринов. Фермент был обнаружен у бактерий, растений, беспозвоночных, позвоночных и млекопитающих с высокой степенью сохранности аминокислотной последовательности . Высокая степень сохранения аминокислотной последовательности предполагает решающую природу ADA в пути спасения пуринов.
В первую очередь, ADA у человека участвует в развитии и поддержании иммунной системы. Однако связь ADA также наблюдалась с дифференцировкой эпителиальных клеток , нейротрансмиссией и поддержанием беременности . Также было высказано предположение, что ADA, помимо распада аденозина, стимулирует высвобождение возбуждающих аминокислот и необходима для связывания рецепторов аденозина A1 и гетеротримерных G-белков . Дефицит аденозиндезаминазы приводит к фиброзу легких, предполагая, что хроническое воздействие высоких уровней аденозина может усугублять воспалительные реакции, а не подавлять их. Также было установлено, что белок и активность аденозиндезаминазы активируются в сердцах мышей, которые сверхэкспрессируют HIF1α , что частично объясняет ослабленные уровни аденозина в сердцах, экспрессирующих HIF-1α, во время ишемического стресса.
Патология
Некоторые мутации в гене аденозиндезаминазы приводят к тому, что она не экспрессируется. Возникающий в результате дефицит является одной из причин тяжелого комбинированного иммунодефицита (SCID), особенно аутосомно-рецессивного наследования. Недостаточные уровни ADA также были связаны с воспалением легких, гибелью клеток тимуса и нарушением передачи сигналов рецепторами Т-клеток.
И наоборот, мутации, вызывающие сверхэкспрессию этого фермента, являются одной из причин гемолитической анемии .
Есть некоторые свидетельства того, что другой аллель (ADA2) может приводить к аутизму .
Повышенный уровень АДА также был связан со СПИДом .
Изоформы
Существует 2 изоформы ADA: ADA1 и ADA2.
- ADA1 обнаруживается в большинстве клеток организма, особенно в лимфоцитах и макрофагах , где он присутствует не только в цитозоле и ядре, но также в виде эктоформы на клеточной мембране, присоединенной к дипептидилпептидазе-4 (также известному как CD26). ADA1 участвует в основном во внутриклеточной активности и существует как в малой форме (мономер), так и в большой форме (димер). Взаимное преобразование малых форм в большие регулируется «коэффициентом преобразования» в легких.
- ADA2 был впервые обнаружен в селезенке человека. Впоследствии он был обнаружен в других тканях, включая макрофаг, где он сосуществует с ADA1. Две изоформы регулируют соотношение аденозина к дезоксиаденозину, усиливая уничтожение паразитов. ADA2 обнаруживается преимущественно в плазме и сыворотке человека и существует исключительно в виде гомодимера.
Клиническое значение
ADA2 является преобладающей формой, присутствующей в плазме крови человека, и его количество увеличивается при многих заболеваниях, особенно связанных с иммунной системой: например, ревматоидном артрите , псориазе и саркоидозе . Изоформа ADA2 в плазме также увеличивается при большинстве видов рака. ADA2 не встречается повсеместно, но сосуществует с ADA1 только в моноцитах-макрофагах.
Общий ADA в плазме можно измерить с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии или ферментативных или колориметрических методов. Возможно, самая простая система - это измерение аммиака, выделяемого из аденозина при расщеплении до инозина. После инкубации плазмы с забуференным раствором аденозина аммиак реагирует с реагентом Бертло с образованием синего цвета, который пропорционален активности фермента. Для измерения ADA2 перед инкубацией добавляют эритро-9- (2-гидрокси-3-нонил) аденин (EHNA), чтобы ингибировать ферментативную активность ADA1. Отсутствие ADA1 вызывает SCID .
ADA также может использоваться при лечении лимфоцитарных плевральных выпотов или перитонеального асцита , поскольку такие образцы с низким уровнем ADA по существу исключают туберкулез из рассмотрения.
Туберкулезный плевральный выпот теперь можно точно диагностировать по повышенному уровню аденозиндезаминазы в плевральной жидкости, превышающему 40 ЕД на литр.
Кладрибин и Пентостатин - противоопухолевые средства, используемые при лечении волосисто-клеточного лейкоза ; их механизм действия - ингибирование аденозиндезаминазы.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- да Кунья JG (1992). «[Аденозиндезаминаза. Многодисциплинарный фермент]». Acta Médica Portuguesa . 4 (6): 315–23. PMID 1807098 .
- Франко Р., Касадо В., Сируэла Ф, Саура С., Маллол Дж., Канела Е. И., Луис С. (июль 1997 г.). «Аденозиндезаминаза клеточной поверхности: гораздо больше, чем эктофермент». Прогресс нейробиологии . 52 (4): 283–94. DOI : 10.1016 / S0301-0082 (97) 00013-0 . PMID 9247966 . S2CID 40318396 .
- Валенсуэла А., Бланко Дж., Каллебаут С., Жакото Е., Луис С., Ованесян А.Г., Франко Р. (1997). «Gp120 оболочки ВИЧ-1 и вирусные частицы блокируют связывание аденозиндезаминазы с человеческим CD26». Успехи экспериментальной медицины и биологии . 421 : 185–92. DOI : 10.1007 / 978-1-4757-9613-1_24 . ISBN 978-1-4757-9615-5. PMID 9330696 .
- Мориваки Ю., Ямамото Т., Хигасино К. (октябрь 1999 г.). «Ферменты, участвующие в метаболизме пуринов - обзор гистохимической локализации и функционального значения». Гистология и гистопатология . 14 (4): 1321–40. PMID 10506947 .
- Хиршхорн Р. (1993). «Идентификация двух новых миссенс-мутаций (R156C и S291L) у двух пациентов с ADA-SCID, необычных для ответа на терапию с частичным обменным переливанием крови». Человеческая мутация . 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 (август 1990 г.). «Идентичная делеция 3250 п.н. между двумя повторами AluI в генах ADA неродственных пациентов с ADA-SCID». Геномика . 7 (4): 486–90. DOI : 10.1016 / 0888-7543 (90) 90190-6 . PMID 1696926 .
- Аран Дж. М., Коломер Д., Матутес Е., Вивес-Корронс Дж. Л., Франко Р. (август 1991 г.). «Присутствие аденозиндезаминазы на поверхности мононуклеарных клеток крови: иммунохимическая локализация с использованием световой и электронной микроскопии» . Журнал гистохимии и цитохимии . 39 (8): 1001–8. DOI : 10.1177 / 39.8.1856451 . PMID 1856451 .
- Биелат К., Трич Г.Л. (апрель 1989 г.). «Эктоферментная активность аденозиндезаминазы эритроцитов человека». Молекулярная и клеточная биохимия . 86 (2): 135–42. DOI : 10.1007 / BF00222613 . PMID 2770711 . S2CID 20850552 .
- Хиршхорн Р., Цалл С., Элленбоген А., Оркин С.Х. (февраль 1989 г.). «Идентификация точечной мутации, приводящей к термолабильной аденозиндезаминазе (ADA) у двух неродственных детей с частичным дефицитом ADA» . Журнал клинических исследований . 83 (2): 497–501. DOI : 10.1172 / JCI113909 . PMC 303706 . PMID 2783588 .
- Мюррей Дж. Л., Перес-Солер Р., Байуотерс Д., Херш Е. М. (январь 1986 г.). «Снижение активности аденозиндезаминазы (ADA) и 5'-нуклеотидазы (5NT) в Т-клетках периферической крови при болезни Ходжкина». Американский журнал гематологии . 21 (1): 57–66. DOI : 10.1002 / ajh.2830210108 . PMID 3010705 . S2CID 25540139 .
- Wiginton DA, Kaplan DJ, States JC, Akeson AL, Perme CM, Bilyk IJ, Vaughn AJ, Lattier DL, Hutton JJ (декабрь 1986 г.). «Полная последовательность и структура гена аденозиндезаминазы человека». Биохимия . 25 (25): 8234–44. DOI : 10.1021 / bi00373a017 . PMID 3028473 .
- Akeson AL, Wiginton DA, Dusing MR, States JC, Hutton JJ (ноябрь 1988 г.). «Мутантные аллели аденозиндезаминазы человека и их экспрессия путем трансфекции в фибробласты» . Журнал биологической химии . 263 (31): 16291–6. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 37591-4 . PMID 3182793 .
- Glader BE, Backer K (февраль 1988 г.). «Повышенная активность аденозиндезаминазы эритроцитов: маркер нарушенного эритропоэза при анемии Даймонда-Блэкфана и других гематологических заболеваниях». Британский журнал гематологии . 68 (2): 165–8. DOI : 10.1111 / j.1365-2141.1988.tb06184.x . PMID 3348976 . S2CID 44789636 .
- Петерсен М.Б., Транебьярг Л., Томмеруп Н., Найгаард П., Эдвардс Н. (февраль 1987 г.). «Новое отнесение локуса гена аденозиндезаминазы к хромосоме 20q13 X 11 при исследовании пациента с интерстициальной делецией 20q» . Журнал медицинской генетики . 24 (2): 93–6. DOI : 10.1136 / jmg.24.2.93 . PMC 1049896 . PMID 3560174 .
- Оркин С.Х., Гофф С.К., Келли В.Н., Даддона П.Е. (апрель 1985 г.). «Временная экспрессия кДНК аденозиндезаминазы человека: идентификация нефункционального клона в результате замены одной аминокислоты» . Молекулярная и клеточная биология . 5 (4): 762–7. DOI : 10.1128 / mcb.5.4.762 . PMC 366780 . PMID 3838797 .
- Валерио Д., Дуйвестейн М.Г., Деккер Б.М., Вида Г., Берквенс TM, ван дер Воорн Л., ван Ормондт Х., ван дер Эб А.Дж. (февраль 1985 г.). «Аденозиндезаминаза: характеристика и экспрессия гена с замечательным промотором» . Журнал 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 (август 1985). «Идентификация точечной мутации в гене аденозиндезаминазы, ответственной за иммунодефицит» . Журнал клинических исследований . 76 (2): 894–7. DOI : 10.1172 / JCI112050 . PMC 423929 . PMID 3839802 .
- Даддона П.Е., Шуач Д.С., Келли В.Н., Аргос П., Маркхэм А.Ф., Оркин С.Х. (октябрь 1984 г.). «Аденозиндезаминаза человека. КДНК и полная первичная аминокислотная последовательность» . Журнал биологической химии . 259 (19): 12101–6. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (20) 71325-6 . PMID 6090454 .
- Валерио Д., Дуйвестейн М.Г., Мира Хан П., Геуртс ван Кессель А., де Ваард А., ван дер Эб А.Дж. (ноябрь 1983 г.). «Выделение клонов кДНК аденозиндезаминазы человека». Джин . 25 (2–3): 231–40. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (83) 90227-5 . PMID 6198240 .
внешние ссылки
- Расположение человеческого гена ADA в браузере генома UCSC .
- Подробная информация о человеческом гене ADA в браузере генома UCSC .
- PDBe-KB предоставляет обзор всей структурной информации, доступной в PDB для аденозиндезаминазы человека.
- PDBe-KB предоставляет обзор всей структурной информации, доступной в PDB для мышиной аденозиндезаминазы.