Аденозиндезаминаза - Adenosine deaminase

ADA
Аденозиндезаминаза 1VFL.png
Доступные конструкции
PDB Ортолог поиск: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы ADA , entrez: 100, аденозиндезаминаза, ADA1
Внешние идентификаторы OMIM : 608958 MGI : 87916 HomoloGene : 37249 GeneCards : ADA
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Entrez
Ансамбль
UniProt
RefSeq (мРНК)

NM_000022
NM_001322050
NM_001322051

NM_001272052
NM_007398

RefSeq (белок)

NP_000013
NP_001308979
NP_001308980

NP_001258981
NP_031424

Расположение (UCSC) Chr 20: 44,62 - 44,65 Мб Chr 2: 163,73 - 163,75 Мб
PubMed поиск
Викиданные
Просмотр / редактирование человека Просмотр / редактирование мыши
Аденозин / AMP дезаминаза
PDB 2amx EBI.jpg
кристаллическая структура аденозиндезаминазы плазмодия yoelii (py02076)
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.

Аденозин
Инозин

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

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.