Протопорфириногеноксидаза

Протопорфириногеноксидаза или протокс — это фермент , который у человека кодируется геном PPOX . [ ^{5] [6] [7]}

Протопорфириногеноксидаза отвечает за седьмой этап биосинтеза протопорфирина IX . Этот порфирин является предшественником гемоглобина , переносчика кислорода у животных, и хлорофилла , красителя у растений. Фермент катализирует дегидрогенизацию (удаление атомов водорода ) протопорфириногена IX (продукта шестого этапа производства гема) с образованием протопорфирина IX. Еще один фермент должен модифицировать протопорфирин IX, прежде чем он станет гемом. Ингибирование этого фермента является стратегией, используемой в некоторых гербицидах .

Ген

Ген PPOX расположен на длинном (q) плече хромосомы 1 в позиции 22, от пары оснований 157 949 266 до пары оснований 157 954 082.

Функция

Этот ген кодирует предпоследний фермент биосинтеза гема, который катализирует 6-электронное окисление протопорфириногена IX с образованием протопорфирина IX . Этот белок является флавопротеином, связанным с внешней поверхностью внутренней митохондриальной мембраны . ^[7]

Путь биосинтеза гема

Следующие гены кодируют ферменты, катализирующие различные этапы пути биосинтеза гема :

• ALAD : аминолевулинат, дельта-, дегидратаза.
• ALAS1 : аминолевулинат, дельта-, синтаза 1
• ALAS2 : аминолевулинат, дельта-, синтаза 2 (сидеробластная/гипохромная анемия)
• CPOX : копропорфириногеноксидаза
• FECH : феррохелатаза (протопорфирия)
• HMBS : гидроксиметилбилансинтаза
• PPOX : протопорфириногеноксидаза
• UROD : уропорфириногендекарбоксилаза
• UROS : уропорфириноген III синтаза (врожденная эритропоэтическая порфирия)

Клиническое значение

Пестрая порфирия вызывается мутациями в гене PPOX. В гене PPOX выявлено более 100 мутаций, которые могут вызывать пеструю порфирию. Одна мутация, замена аминокислоты триптофана на аргинин в позиции 59 (также обозначается как Arg59Trp или R59W), встречается примерно у 95 процентов южноафриканских семей с пестрой порфирией. Мутации в гене PPOX снижают активность фермента, вырабатываемого геном, что позволяет побочным продуктам производства гема накапливаться в организме. Это накопление в сочетании с негенетическими факторами (такими как определенные препараты, алкоголь и диета) вызывает этот тип порфирии.

Ингибиторы как гербициды

Ингибирование протопорфириногеноксидазы является механизмом действия нескольких коммерческих гербицидов, включая нитрофениловые эфиры ацифлуорфен и фомесафен , а также пиримидиндионы бутафенацил и сафлуфенацил . Видимыми симптомами обработки являются хлороз и высыхание . Повреждение вызвано накоплением протопорфирина IX в растительных клетках путем ингибирования протокса в пути биосинтеза тетрапиррола. ^[8] Это мощный фотосенсибилизатор , который активирует кислород, что приводит к перекисному окислению липидов . Для этого процесса, убивающего растение, требуются как свет, так и кислород. ^{[9] [10] [11]}

Смотрите также

• Порфирин

Ссылки

1. GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000143224 – Ensembl , май 2017 г.
2. GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000062729 – Ensembl , май 2017 г.
3. "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
4. "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
5. Taketani S, Inazawa J, Abe T, Furukawa T, Kohno H, Tokunaga R и др. (октябрь 1995 г.). «Ген человеческой протопорфириногеноксидазы (PPOX): организация и расположение на хромосоме 1». Genomics . 29 (3): 698–703. doi :10.1006/geno.1995.9949. PMID  8575762.
6. Frank J, McGrath JA, Poh-Fitzpatrick MB, Hawk JL, Christiano AM (июль 1999 г.). «Мутации в кодоне инициации трансляции гена протопорфириногеноксидазы лежат в основе пестрой порфирии». Clinical and Experimental Dermatology . 24 (4): 296–301. doi :10.1046/j.1365-2230.1999.00484.x. PMID  10457135. S2CID  40509390.
7. "Ген Энтреза: PPOX протопорфириногеноксидаза".
8. Brzezowski P, Ksas B, Havaux M, Grimm B, Chazaux M, Peltier G и др. (2019-05-03). "Функция PROTOPORPHYRINOGEN IX OXIDASE в биосинтезе хлорофилла требует окисленного пластохинона в Chlamydomonas reinhardtii". Communications Biology . 2 (1): 159. doi :10.1038/s42003-019-0395-5. PMC 6499784 . PMID  31069268. 
9. Dayan FE, Reddy KN, Duke SO (1999). «Структурно-активностные связи дифениловых эфиров и других ингибиторов протопорфириногеноксидазы с кислородными мостиками». Пероксидирующие гербициды . стр. 141–161. doi :10.1007/978-3-642-58633-0_5. ISBN 978-3-642-63674-5.
10. Нагано Э. (1999). «Гербицидная эффективность ингибиторов протопорфириногеноксидазы». Пероксидирующие гербициды . стр. 293–302. doi :10.1007/978-3-642-58633-0_11. ISBN 978-3-642-63674-5.
11. Dayan FE, Duke SO (2010). «Гербициды, ингибирующие протопорфириногеноксидазу». Справочник Хейса по токсикологии пестицидов . С. 1733–1751. doi :10.1016/B978-0-12-374367-1.00081-1. ISBN 9780123743671.

Дальнейшее чтение

• Elder GH (1998). «Генетические дефекты порфирий: типы и значение». Clinics in Dermatology . 16 (2): 225–33. doi :10.1016/S0738-081X(97)00202-2. PMID  9554235.
• Maneli MH, Corrigall AV, Klump HH, Davids LM, Kirsch RE, Meissner PN (август 2003 г.). «Кинетическая и физическая характеристика рекомбинантных дикого типа и мутантных человеческих протопорфириногеноксидаз». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1650 (1–2): 10–21. doi :10.1016/s1570-9639(03)00186-9. PMID  12922165.
• Morgan RR, Errington R, Elder GH (январь 2004 г.). «Идентификация последовательностей, необходимых для импорта человеческой протопорфириногеноксидазы в митохондрии». The Biochemical Journal . 377 (Pt 2): 281–7. doi :10.1042/BJ20030978. PMC  1223874 . PMID  14535846.
• Sassa S, Kappas A (февраль 2000 г.). «Молекулярные аспекты наследственных порфирий». Журнал внутренней медицины . 247 (2): 169–78. doi : 10.1046/j.1365-2796.2000.00618.x . PMID  10692079. S2CID  36820694.
• Nishimura K, Taketani S, Inokuchi H (апрель 1995 г.). «Клонирование человеческой кДНК для протопорфириногеноксидазы путем комплементации in vivo мутанта hemG Escherichia coli». Журнал биологической химии . 270 (14): 8076–80. doi : 10.1074/jbc.270.14.8076 . PMID  7713909.
• Dailey TA, Meissner P, Dailey HA (январь 1994). «Экспрессия клонированной протопорфириногеноксидазы». Журнал биологической химии . 269 (2): 813–5. doi : 10.1016/S0021-9258(17)42182-X . PMID  8288631.
• Dailey TA, Dailey HA, Meissner P, Prasad AR (декабрь 1995 г.). «Клонирование, последовательность и экспрессия мышиной протопорфириногеноксидазы». Архивы биохимии и биофизики . 324 (2): 379–84. doi :10.1006/abbi.1995.0051. PMID  8554330.
• Meissner PN, Dailey TA, Hift RJ, Ziman M, Corrigall AV, Roberts AG и др. (май 1996 г.). «Мутация R59W в человеческой протопорфириногеноксидазе приводит к снижению активности фермента и распространена у южноафриканцев с пестрой порфирией». Nature Genetics . 13 (1): 95–7. doi :10.1038/ng0596-95. PMID  8673113. S2CID  11911664.
• Dailey TA, Dailey HA (январь 1996 г.). «Человеческая протопорфириногеноксидаза: экспрессия, очистка и характеристика клонированного фермента». Protein Science . 5 (1): 98–105. doi :10.1002/pro.5560050112. PMC  2143237 . PMID  8771201.
• Puy H, Robréau AM, Rosipal R, Nordmann Y, Deybach JC (сентябрь 1996 г.). «Протопорфириногеноксидаза: полная геномная последовательность и полиморфизмы в гене человека». Biochemical and Biophysical Research Communications . 226 (1): 226–30. doi :10.1006/bbrc.1996.1337. PMID  8806618.
• Дейбах Х.К., Пюи Х., Робро А.М., Ламорил Дж., Да Силва В., Граншан Б., Нордманн Ю. (март 1996 г.). «Мутации в гене протопорфириногеноксидазы у больных разнообразной порфирией». Молекулярная генетика человека . 5 (3): 407–10. дои : 10.1093/hmg/5.3.407 . ПМИД  8852667.
• Lam H, Dragan L, Tsou HC, Merk H, Peacocke M, Goerz G и др. (январь 1997 г.). «Молекулярная основа пестрой порфирии: мутация de novo вставки в гене протопорфириногеноксидазы». Human Genetics . 99 (1): 126–9. doi :10.1007/s004390050325. PMID  9003509. S2CID  32134586.
• Dailey HA, Dailey TA (февраль 1997). «Характеристики человеческой протопорфириногеноксидазы в контрольных и разнообразных порфириях». Клеточная и молекулярная биология . 43 (1): 67–73. PMID  9074790.
• Frank J, Poh-Fitzpatrick MB, King LE, Christiano AM (август 1998 г.). «Генетическая основа вариегатной порфирии «Scarsdale Gourmet Diet»: миссенс-мутация в гене протопорфириногеноксидазы». Архивы дерматологических исследований . 290 (8): 441–5. doi :10.1007/s004030050333. PMID  9763307. S2CID  32988570.
• Roberts AG, Puy H, Dailey TA, Morgan RR, Whatley SD, Dailey HA и др. (ноябрь 1998 г.). «Молекулярная характеристика гомозиготной вариегатной порфирии». Human Molecular Genetics . 7 (12): 1921–5. doi : 10.1093/hmg/7.12.1921 . PMID  9811936.
• Whatley SD, Puy H, Morgan RR, Robreau AM, Roberts AG, Nordmann Y и др. (октябрь 1999 г.). «Пестрая порфирия в Западной Европе: идентификация мутаций гена PPOX в 104 семьях, степень аллельной гетерогенности и отсутствие корреляции между фенотипом и типом мутации». American Journal of Human Genetics . 65 (4): 984–94. doi :10.1086/302586. PMC  1288269 . PMID  10486317.
• Сузуки Ю., Исихара Д., Сасаки М., Накагава Х., Хата Х., Цунода Т. и др. (март 2000 г.). «Статистический анализ 5'-нетранслируемой области мРНК человека с использованием библиотек кДНК с олиго-кепками». Геномика . 64 (3): 286–97. дои : 10.1006/geno.2000.6076. ПМИД  10756096.
• Corrigall AV, Hift RJ, Davids LM, Hancock V, Meissner D, Kirsch RE, Meissner PN (апрель 2000 г.). «Гомозиготная пестрая порфирия в Южной Африке: генотипический анализ в двух случаях». Молекулярная генетика и метаболизм . 69 (4): 323–30. doi :10.1006/mgme.2000.2975. PMID  10870850.
• Кауппинен Р., Тимонен К., фон унд цу Фраунберг М., Лайтинен Э., Ахола Х., Тенхунен Р. и др. (апрель 2001 г.). «Гомозиготная вариегатная порфирия: 20-летнее наблюдение и характеристика молекулярного дефекта». Журнал исследовательской дерматологии . 116 (4): 610–3. дои : 10.1046/j.1523-1747.2001.01293.x . ПМИД  11286631.
• Palmer RA, Elder GH, Barrett DF, Keohane SG (апрель 2001 г.). «Гомозиготная вариегатная порфирия: сложная гетерозигота с новыми мутациями в гене протопорфириногеноксидазы». Британский журнал дерматологии . 144 (4): 866–9. doi :10.1046/j.1365-2133.2001.04147.x. PMID  11298551. S2CID  41419729.
• Corrigall AV, Hift RJ, Davids LM, Hancock V, Meissner D, Kirsch RE, Meissner PN (май 2001 г.). «Идентификация первой мутации вариегатной порфирии у коренного чернокожего южноафриканца и дополнительные доказательства гетерогенности вариегатной порфирии». Молекулярная генетика и метаболизм . 73 (1): 91–6. doi :10.1006/mgme.2001.3163. PMID  11350188.
• Donnelly JG, Detombe S, Hindmarsh JT (2002). «Одноцепочечный конформационный полиморфизм и денатурирующий градиентный гель-электрофорез при скрининге на пеструю порфирию: идентификация двух новых мутаций». Annals of Clinical and Laboratory Science . 32 (2): 107–13. PMID  12017191.

Внешние ссылки

• PDBe-KB предоставляет обзор всей структурной информации, доступной в PDB для человеческой протопорфириногеноксидазы.