L- гулонолактоноксидаза - L-gulonolactone oxidase
L-гулонолактоноксидаза | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||
Псевдонимы | L-гулоно-1,4-лактон: кислород-3-оксидоредуктаза, L-гулоно-гамма-лактон: оксидоредуктаза, L-гулоно-гамма-лактоноксидаза, GLOL-гулоно-гамма-лактон: оксидоредуктаза O2. | ||||||
Внешние идентификаторы | Генные карты : [1] | ||||||
Ортологи | |||||||
Разновидность | Человек | Мышь | |||||
Entrez |
|
|
|||||
Ансамбль |
|
|
|||||
UniProt |
|
||||||
RefSeq (мРНК) |
|
|
|||||
RefSeq (белок) |
|
|
|||||
Расположение (UCSC) | н / д | н / д | |||||
PubMed поиск | н / д | н / д | |||||
Викиданные | |||||||
|
L-гулонолактоноксидаза | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
ЕС нет. | 1.1.3.8 | ||||||||
№ CAS | 9028-78-8 | ||||||||
Базы данных | |||||||||
IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
ПРИАМ | профиль | ||||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
|
L- гулонолактоноксидаза ( EC 1.1.3.8 ) - это фермент , вырабатывающий витамин C , но нефункциональный у Haplorrhini (включая людей), у некоторых летучих мышей и морских свинок . Это катализирует в реакцию с L -gulono-1,4-лактона с кислородом в L -xylo-гекс-3-gulonolactone и перекиси водорода . Вкачестве кофактора используется FAD . Л -xylo-гекс-3-gulonolactone (2-кето-гулоно-гамма-лактон) способен преобразовать в гексуроновые кислоты ( аскорбиновая кислота ) спонтанно, без ферментативной активности.
Дефицит гулонолактоноксидазы
Нефункциональный псевдоген гулонолактоноксидазы (GULOP) был картирован на хромосоме 8p21 человека, которая соответствует эволюционно консервативному сегменту на хромосоме 4 свиньи (SSC4) или 14 (SSC14). GULO производит предшественник аскорбиновой кислоты , который самопроизвольно превращается в витамин (« витамин С »).
Утрата активности гена L-гулонолактоноксидазы (GULO) произошла отдельно в истории нескольких видов. У некоторых видов летучих мышей активность GULO потеряна, но у других она сохраняется. Утрата активности этого фермента является причиной неспособности морских свинок ферментативно синтезировать витамин С. Оба эти события произошли независимо от потери подотряда haplorrhini у приматов, включая человека.
Однако остаток этого нефункционального гена со многими мутациями все еще присутствует в геномах морских свинок и людей. Неизвестно, существуют ли остатки гена у летучих мышей, у которых отсутствует активность GULO. Функция GULO, по-видимому, несколько раз терялась и, возможно, приобреталась повторно у нескольких линий воробьиных птиц, у которых способность вырабатывать витамин C варьируется от вида к виду.
Утрата активности GULO в отряде приматов произошла около 63 миллионов лет назад, примерно в то время, когда он разделился на подотряды Haplorhini (утратившие ферментативную активность) и Strepsirrhini (сохранившие ее). Приматы haplorhines («простые носы»), которые не могут производить витамин C ферментативно, включают долгопятов и обезьян (обезьян, обезьян и людей). Стрепсирины (изогнутые или мокрые) приматы, которые все еще могут производить витамин С ферментативно, включают лори , галаго , потто и, в некоторой степени, лемуров .
Дефицит L-гулонолактоноксидазы называется « гипоаскорбемией » и описывается OMIM (Интернет-менделевское наследование у человека) как « общественная врожденная ошибка метаболизма», поскольку она затрагивает всех людей. Существует большое несоответствие между количествами аскорбиновой кислоты, потребляемой другими приматами, и тем, что рекомендуется в качестве «контрольных доз» для людей. При явно патологической форме последствия дефицита аскорбата проявляются в виде цинга .
Последствия утраты
Вероятно, что некоторый уровень адаптации произошел после потери приматами гена GULO. Glut1 эритроцитов и связанное с ним поглощение дегидроаскорбиновой кислоты, модулируемое переключением устьиц, являются уникальными чертами человека и некоторых других млекопитающих, которые утратили способность синтезировать аскорбиновую кислоту из глюкозы . Поскольку переносчики GLUT и стоматин повсеместно распространены в различных типах клеток и тканях человека, можно предположить, что аналогичные взаимодействия происходят не в эритроцитах, а в клетках человека.
Полинг заметил, что после потери выработки эндогенного аскорбата апо (a) и Lp (a) получили значительную поддержку в эволюции, действуя как суррогат аскорбата, поскольку частота появления повышенных уровней Lp (a) в плазме у видов, потерявших способность синтезировать аскорбат велика. Кроме того, только приматы участвуют в регуляции экспрессии гена CAMP витамином D, которая произошла после потери гена GULO.
Джонсон и др. выдвинули гипотезу, что мутация GULOP (псевдогена, который продуцирует L-гулонолактоноксидазу), так что он прекратил продуцировать GULO, могла быть полезной для ранних приматов за счет повышения уровня мочевой кислоты и усиления воздействия фруктозы на набор веса и накопление жира. При нехватке продовольствия это давало мутантам преимущество в выживании.
Модели животных
При изучении болезней человека стали доступны модели небольших лабораторных животных. Тем не менее, ткани животных моделей с геном GULO обычно имеют высокий уровень аскорбиновой кислоты и поэтому часто лишь незначительно подвержены влиянию экзогенного витамина С. Это является серьезным препятствием для исследований с участием эндогенных окислительно-восстановительных систем приматов и других животных, у которых он отсутствует. ген.
Морские свинки - популярная модель человека. Они потеряли способность синтезировать L-гулоно-гамма-лактоноксидазу 20 миллионов лет назад.
В 1999 году Маэда и др. генно-инженерные мыши с инактивированным геном GULO. Мутантные мыши, как и люди, полностью зависят от пищевого витамина С, и у них наблюдаются изменения, указывающие на нарушение целостности их сосудистой сети. Мыши GULO - / - использовались в качестве модели человека во многих последующих исследованиях.
Были успешные попытки активировать утраченную ферментативную функцию у разных видов животных. Также были идентифицированы различные мутанты GULO.
Модели растений
В отношении растений важность витамина С в регулировании морфологии всего растения, клеточной структуры и развития растений была четко установлена посредством характеристики мутантов с низким содержанием витамина С у Arabidopsis thaliana , картофеля, табака, томатов и риса. Повышение содержания витамина С за счет сверхэкспрессии инозитолоксигеназы и гулоно-1,4-лактоноксидазы в A. thaliana приводит к увеличению биомассы и устойчивости к абиотическим стрессам.
GULO принадлежит к семейству сахар-1,4-лактоноксидаз, которое также содержит дрожжевой фермент D-арабиноно-1,4-лактоноксидазу (ALO). ALO производит эриторбиновую кислоту с ее каноническим субстратом. Это семейство, в свою очередь, является подсемейством в составе более сахар-1,4-лактоноксидаз, которое также включает бактериальную L-гулоно-1,4-лактондегидрогеназу и растительную галактонолактондегидрогеназу . Все эти альдонолактон-оксидоредуктазы играют роль в той или иной форме синтеза витамина С, а некоторые (включая GULO и ALO) принимают субстраты других членов.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- Чжан З.Д., Франкский А., Хант Т., Харроу Дж., Герштейн М. (2010). «Идентификация и анализ унитарных псевдогенов: исторические и современные потери генов у людей и других приматов» . Геномная биология . 11 (3): R26. DOI : 10.1186 / ГБ-2010-11-3-r26 . PMC 2864566 . PMID 20210993 .
- Инай Й, Охта Й, Нишикими М (октябрь 2003 г.). «Вся структура человеческого нефункционального гена L-гулоно-гамма-лактоноксидазы - гена, ответственного за цингу - и эволюция повторяющихся последовательностей на нем» . Журнал диетологии и витаминологии . 49 (5): 315–9. DOI : 10,3177 / jnsv.49.315 . PMID 14703305 .
- Отова Т., Йошида Е., Сугая Н., Ясуда С., Нисимура И., Иноуэ К., Точиги М., Умекаге Т., Миягава Т., Нисида Н., Токунага К., Тани Х, Сасаки Т., Кайя Х, Окадзаки Ю. (февраль 2009 г.). «Общегеномное ассоциативное исследование панического расстройства среди населения Японии» . Журнал генетики человека . 54 (2): 122–6. DOI : 10.1038 / jhg.2008.17 . PMID 19165232 .
- Де Туллио М (2010). «Тайна витамина С» . Природное образование . 9. 3 (48) . Проверено 5 ноября 2012 года .