Тартрат-устойчивая кислая фосфатаза - Tartrate-resistant acid phosphatase
Устойчивая к тартрату кислая фосфатаза ( TRAP или TRAPase ), также называемая кислой фосфатазой 5, устойчивой к тартрату ( ACP5 ), представляет собой гликозилированный мономерный металлопротеиновый фермент, экспрессируемый у млекопитающих. Он имеет молекулярную массу примерно 35 кДа, основную изоэлектрическую точку (7,6–9,5) и оптимальную активность в кислых условиях. TRAP синтезируется как латентный профермент и активируется протеолитическим расщеплением и восстановлением. Он отличается от других кислых фосфатаз млекопитающих своей устойчивостью к ингибированию тартратом и своим молекулярным весом.
Механизм гидролиза сложного фосфатного эфира с помощью TRAP основан на механизме нуклеофильной атаки, в результате чего катализ происходит со связыванием фосфатного субстрата с Fe 2+ в активном центре TRAP. Затем следует нуклеофильная атака гидроксидным лигандом связанного атома фосфора, что приводит к разрыву связи сложного эфира фосфата и образованию спирта. Точная идентичность и механизм гидроксид-лиганда неясны, но считается, что это либо гидроксид, который связывает ионы металлов в активном центре, либо конечный гидроксид, связанный с Fe 3+ , с противоречивыми сообщениями для обоих механизмов.
Экспрессия TRAP и локализация клеток
В нормальных условиях TRAP сильно экспрессируется остеокластами , активированными макрофагами , нейронами и эндометрием свиней во время беременности. У новорожденных крыс TRAP также обнаруживается в низком уровне в селезенке, тимусе, печени, почках, коже, легких и сердце. Экспрессия TRAP увеличивается при определенных патологических состояниях. К ним относятся лейкемический ретикулоэндотелиоз ( волосисто-клеточный лейкоз ), болезнь Гоше , ВИЧ-индуцированная энцефалопатия , остеокластома и остеопороз , а также метаболические заболевания костей.
В остеокластах TRAP локализуется в пределах взъерошенной пограничной области, лизосомах, цистернах Гольджи и пузырьках.
Ген TRAP, организация промотора и транскрипция
TRAP млекопитающих кодируется одним геном, который локализован на хромосоме 19 (19p13.2–13.3) у человека и на хромосоме 9 у мышей. ДНК TRAP, как и ожидалось при секвенировании белков , является высококонсервативной для всего класса млекопитающих. Ген TRAP был клонирован и секвенирован у свиней, крыс, людей и мышей. Все гены TRAP человека, мыши и свиньи содержат 5 экзонов и имеют кодон ATG в начале экзона 2, причем экзон 1 не кодирует. Внутри промотора экзона 1 есть три различных «тканеспецифичных» промотора : 1A, 1B и 1C. Это позволит жестко контролировать экспрессию TRAP. Из этого гена транскрибируется мРНК размером 1,5 т.п.н. с открытой рамкой считывания (ORF) 969-975 п.н., кодирующая белок из 323-325 аминокислот. У крысы ORF имеет длину 981 п.н. и кодирует белок из 327 аминокислот. TRAP переводится как отдельный полипептид. Транскрипция гена TRAP регулируется фактором транскрипции, связанным с микрофтальмией .
Физиология
Точная физиологическая роль (и) TRAP неизвестна, но многие функции были приписаны этому белку. В исследованиях с нокаутом TRAP - / - мыши обнаруживают умеренный остеопетроз , связанный со сниженной активностью остеокластов. Это приводит к утолщению и укорочению коры, образованию булавовидных деформаций в дистальном отделе бедренной кости и расширению эпифизарных пластинок роста с замедленной минерализацией хрящей, которые с возрастом увеличиваются. У трансгенных мышей со сверхэкспрессией TRAP наблюдается умеренный остеопороз наряду с повышенной активностью остеобластов и синтезом костей . Предлагаемые функции TRAP включают дефосфорилирование остеопонтина / костного сиалопротеина , генерацию активных форм кислорода (АФК), транспорт железа и фактор роста и дифференцировки клеток .
Дефосфорилирование белков и миграция остеокластов
Было показано, что остеопонтин и костный сиалопротеин, фосфопротеины костного матрикса, являются высокоэффективными субстратами TRAP in vitro , которые связываются с остеокластами при фосфорилировании. При частичном дефосфорилировании как остеопонтин, так и костный сиалопротеин неспособны связываться с остеокластами . Исходя из этого эффекта, было выдвинуто предположение, что TRAP секретируется из взъерошенной границы, дефосфорилирует остеопонтин и делает возможным миграцию остеокластов и дальнейшую резорбцию.
Генерация ROS
Активные формы кислорода (АФК) генерируются в макрофагах и остеокластах из супероксида (O 2 -. ), Который образуется в результате действия НАДФН-оксидазы на кислород (O 2 ). Они играют важную роль в функции фагоцитарных клеток.
TRAP, содержащий редокс-активное железо, катализирует образование ROS с помощью химии Фентона:
- O 2 → (НАДФН-оксидаза) O 2− ∙ → (супероксиддисмутаза) H 2 O 2 → (каталаза) H 2 O + O 2
- TRAP-Fe 3+ (фиолетовый) + O 2− ∙ → TRAP-Fe 2+ (розовый) + O 2
- H 2 O 2 + TRAP-Fe 2+ (розовый) → HO ∙ + HO - + TRAP-Fe 3+
с образованием гидроксильных радикалов , перекиси водорода и синглетного кислорода. В остеокластах АФК образуются на взъерошенной границе и, по-видимому, необходимы для резорбции и деградации.
Железный транспорт
У беременных свиноматок утероферрин сильно экспрессируется в маточных жидкостях. Благодаря уникальной анатомии матки свиньи и специфической экспрессии TRAP, вызванной прогестероном; предполагается, что утероферрин действует как белок, транспортирующий железо.
Фактор роста и дифференцировки клеток
TRAP связан с миграцией остеокластов в места резорбции кости, и, оказавшись там, считается, что TRAP инициирует дифференцировку, активацию и пролиферацию остеокластов . Эта гипотеза была сформирована при исследовании костной структуры TRAP-нулевых мышей. Было отмечено, что, помимо остеопетроза , образование кости происходило случайным образом, при этом микроархитектура была очень нерегулярной.
У мышей со сверхэкспрессией TRAP было обнаружено, что пораженные мыши сильно страдают ожирением. Это привело к гипотезе о том, что TRAP участвует в гиперпластическом ожирении.
Рекомендации
внешние ссылки
- тартрат-резистентный + кислота + фосфатаза в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)