stringtranslate.com

5'-нуклеотидаза

5'-нуклеотидаза (EC 3.1.3.5) — фермент, катализирующий фосфорилитическое расщепление 5'-нуклеотидов. [2] Хотя первоначально она была обнаружена в яде змей, [3] активность 5'-нуклеотидазы была описана для бактерий и растительных клеток и широко распространена в тканях позвоночных. [4] В клетках млекопитающих фермент преимущественно расположен в плазматической мембране, и его основная роль заключается в преобразовании внеклеточных нуклеотидов (например, 5'-AMP), которые обычно непроницаемы, в соответствующий нуклеозид (например, аденозин), который может легко проникать в большинство клеток. [5] Следовательно, фермент играет ключевую роль в метаболизме нуклеотидов.

Фермент обладает широкой субстратной специфичностью к нуклеотидам и, как было показано, быстро гидролизует 5'-нуклеотиды, медленно рибозо-5-фосфат и крайне медленно (если вообще гидролизует) другие фосфатные эфиры. [6]

Фермент катализирует следующую реакцию:

5′- нуклеотид + H 2 O ⇌ нуклеозид + фосфат

Реакция превращения нуклеотида AMP в нуклеозид аденозина, катализируемая 5′-нуклеотидазой, показана ниже:

AMP + H 2 O аденозин + фосфат

Номенклатура

Структура

Структура активного центра 5′-нуклеотидазы с ингибитором аденозином [10]

Активный сайт

Исследования растворимой формы человеческой экто-5′-нуклеотидазы без якоря GPI показали, что C-концевой домен удерживает субстрат-связывающий карман, и что ароматический пуриновый мотив субстрата расположен между двумя остатками фенилаланина. [10] Кроме того, был предложен каталитический механизм, включающий линейную нуклеофильную атаку гидроксильной группы, которая координируется цинком на фосфоре субстрата, при этом нуклеозид действует как уходящая группа. [10]

Мембранно-связанные и растворимые формы

Карикатурная схема мембраносвязанной и растворимой форм 5'нуклеотидазы млекопитающих

Исследования 5'-нуклеотидаз млекопитающих показали, что существует по крайней мере четыре различных формы фермента 5'-нуклеотидазы: одна мембраносвязанная форма и три растворимые формы. [4] Мембраносвязанная форма закреплена на плазматической мембране через GPI на ее C-конце. [4] Одна из растворимых форм, по-видимому, происходит от GPI-закрепленной бывшей 5'-нуклеотидазы и имеет внеклеточное расположение. [4] Две цитозольные формы фермента имеют схожие характеристики, но могут быть дифференцированы на основе их предпочтительного сродства к нуклеотидным субстратам. [4] GPI-закрепленная форма существует в виде димера, с двумя субъединицами, связанными через дисульфидный мостик. Растворимые формы могут существовать в виде димеров или тетрамеров. Обычно по крайней мере 50% фермента находится в поверхностно-связанной форме. [4]

Медицинская значимость

Анализ крови на 5' нуклеотидазу

Концентрация белка 5'нуклеотидазы в крови часто используется в качестве теста на функцию печени у лиц, у которых проявляются признаки проблем с печенью. Комбинированные анализы активности сывороточной 5'нуклеотидазы и щелочной фосфатазы (AP) чрезвычайно полезны в дифференциальной диагностике, поскольку активность сывороточной 5'нуклеотидазы увеличивается при обструктивных гепатобилиарных расстройствах, но не при костных расстройствах, тогда как активность сывороточной AP, как правило, увеличивается при обеих категориях заболеваний. [11] Другими словами, тест используется для определения того, вызваны ли повышенные уровни белка повреждением скелета или повреждением печени. [12] Нормальные уровни 5'нуклеотидазы составляют 2-17 единиц на литр. [13] Повышенные уровни могут указывать на холестаз , разрушение клеток печени, гепатит (воспаление печени), ишемию печени , опухоль печени или использование препаратов, повреждающих печень. Беременность и некоторые лекарственные препараты (ацетаминофен, галотан, изониазид, метилдопа, нитрофурантоин) могут повлиять на результаты теста. [12] [13]

Тест также может называться анализом крови на уровень 5'NT, анализом крови на уровень CDF73 и анализом крови на уровень экто-5'-нуклеотидазы. [12]

Лимфоцитарная 5'-нуклеотидаза при иммунологических расстройствах

Экто-5'-нуклеотидаза считается маркером созревания Т-клеток и В-клеток . Это связано с тем, что активность фермента примерно в 10 раз выше для периферических Т-клеток, чем для тимоцитов , в 5-6 раз выше для периферических В-клеток взрослых, чем для В-клеток плода, и в значительной степени отсутствует в не-Т-клеточных и не-В-клеточных лимфоцитах. [5] [14] При иммунодефицитных заболеваниях с остановкой созревания лимфоцитов активность экс-5'-нуклеатидазы, как правило, низкая. [5] К таким заболеваниям относятся тяжелый комбинированный иммунодефицит, синдром Вискотта-Олдрича , врожденная Х-сцепленная агаммаглобулинемия, селективный дефицит IgA и синдром приобретенного иммунодефицита ( СПИД ). [5] [15] [16] [17]

Связь с отравлением свинцом

Многочисленные исследования показали, что активность пиримидин 5'-нуклеотидазы эритроцитов значительно снижена у пациентов с отравлением свинцом , и что активность пиримидин 5'-нуклеотидазы может быть использована в качестве индекса отравления свинцом. [18] Считается, что вызванный свинцом дефицит фермента в созревающих эритроидных клетках ответственен за базофильную пунктировку и гемолиз аналогично патогенезу синдрома наследственной недостаточности ферментов. Механизм ингибирования 5'-нуклеотидазы при отравлении свинцом может способствовать гемолитическим синдромам, которые возникают у пациентов с острым отравлением свинцом. [5] Поскольку активность пиримидиновых 5'NT эритроцитов подавляется in vitro различными металлами (например, медью, цинком, кадмием, свинцом, ртутью и оловом), вполне вероятно, что ингибирование пиримидиновой 5'нуклеотидазы может способствовать гемолитическим синдромам, которые возникают у пациентов с острым отравлением этими металлами. [5] [19] [20]

Сверхактивность цитозольной 5-нуклеотидазы II

Сверхактивность цитозольной 5-нуклеотидазы II связана с расстройством аутистического спектра через нарушение биосинтеза карнитина. [21]

Ссылки

  1. ^ Knapp K, Zebisch M, Pippel J, El-Tayeb A, Müller CE, Sträter N (декабрь 2012 г.). «Кристаллическая структура человеческой экто-5'-нуклеотидазы (CD73): взгляд на регуляцию пуринергической сигнализации». Structure . 20 (12): 2161–73. doi : 10.1016/j.str.2012.10.001 . PMID  23142347.
  2. ^ Fleit H, Conklyn M, Stebbins RD, Silber R (декабрь 1975 г.). «Функция 5′-нуклеотидазы в поглощении аденозина из AMP лимфоцитами человека» (PDF) . Журнал биологической химии . 250 (23): 8889–92. doi : 10.1016/S0021-9258(19)40668-6 . PMID  1194267.
  3. ^ Рейс, Джулиан (1934). «Нуклеотидаза и ее связь с дезаминированием нуклеотидов в сердце и мышцах». Бюллетень Общества биологической химии . 16 : 385–399.
  4. ^ abcdef Сидоров ВП (1975). "[Факторы, влияющие на частоту диагностических торакотомий при раке легкого]". Грудная хирургия (2): 84–87. PMID  1132794.
  5. ^ abcdef Sunderman FW (1990). "Клиническая биохимия 5'-нуклеотидазы" (PDF) . Annals of Clinical and Laboratory Science . 20 (2): 123–39. PMID  2183704.
  6. ^ Koshland DE, Springhorn SS (июль 1956). «Механизм действия 5'-нуклеотидазы». Журнал биологической химии . 221 (1): 469–76. doi : 10.1016/S0021-9258(18)65265-2 . PMID  13345835.
  7. ^ Gulland JM, Jackson EM (март 1938). "5-нуклеотидаза". The Biochemical Journal . 32 (3): 597–601. doi :10.1042/bj0320597. PMC 1264072. PMID  16746659 . 
  8. ^ Heppel LA, Hilmore RJ (февраль 1951). «Очистка и свойства 5-нуклеотидазы». Журнал биологической химии . 188 (2): 665–76. doi : 10.1016/S0021-9258(19)77739-4 . PMID  14824154.
  9. ^ Segal HL, Brenner BM (февраль 1960). «5′-Нуклеотидаза микросом печени крысы». Журнал биологической химии . 235 (2): 471–4. doi : 10.1016/S0021-9258(18)69548-1 . PMID  14444527.
  10. ^ abc Heuts DP, Weissenborn MJ, Olkhov RV, Shaw AM, Gummadova J, Levy C, Scrutton NS (ноябрь 2012 г.). «Кристаллическая структура растворимой формы человеческого CD73 с экто-5′-нуклеотидазной активностью». ChemBioChem . 13 (16): 2384–91. doi :10.1002/cbic.201200426. PMID  22997138. S2CID  44660514.
  11. ^ Dixon TF, Purdom M (ноябрь 1954 г.). «Сывороточная 5-нуклеотидаза». Журнал клинической патологии . 7 (4): 341–3. doi :10.1136/jcp.7.4.341. PMC 1023849. PMID  13286361 . 
  12. ^ abc "5'Nucleotidase Blood Test". DoveMed . Получено 28 февраля 2016 г.
  13. ^ ab Greco, Frank. "5'nucleotidase". MedlinePlus . Национальная медицинская библиотека США . Получено 28 февраля 2016 г. .
  14. ^ Edwards NL, Gelfand EW, Burk L, Dosch HM, Fox IH (июль 1979). «Распределение 5'-нуклеотидазы в лимфоидных тканях человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 76 (7): 3474–6. Bibcode : 1979PNAS ... 76.3474E. doi : 10.1073/pnas.76.7.3474 . PMC 383848. PMID  315065. 
  15. ^ Salazar-Gonzalez JF, Moody DJ, Giorgi JV, Martinez-Maza O, Mitsuyasu RT, Fahey JL (сентябрь 1985 г.). «Сниженная активность экто-5'-нуклеотидазы и повышенная экспрессия OKT10 и HLA-DR на лимфоцитах CD8 (супрессор Т/цитотоксических) при синдроме приобретенного иммунодефицита: свидетельство незрелости клеток CD8». Журнал иммунологии . 135 (3): 1778–85. PMID  2991373.
  16. ^ Webster AD, North M, Allsop J, Asherson GL, Watts RW (март 1978). «Обмен пуринов в лимфоцитах пациентов с первичной гипогаммаглобулинемией». Клиническая и экспериментальная иммунология . 31 (3): 456–63. PMC 1541241. PMID  207476 . 
  17. ^ Boss GR, Thompson LF, O'Connor RD, Ziering RW, Seegmiller JE (апрель 1981 г.). «Дефицит экто-5'-нуклеотидазы: связь с дефицитом аденозиндезаминазы и отсутствие связи с токсичностью дезоксиаденозина». Клиническая иммунология и иммунопатология . 19 (1): 1–7. doi :10.1016/0090-1229(81)90042-8. PMID  6260402.
  18. ^ Paglia DE, Valentine WN, Dahlgren JG (ноябрь 1975 г.). «Влияние воздействия свинца низкого уровня на пиримидиновую 5′-нуклеотидазу и другие ферменты эритроцитов. Возможная роль пиримидиновой 5′-нуклеотидазы в патогенезе анемии, вызванной свинцом». Журнал клинических исследований . 56 (5): 1164–9. doi :10.1172/jci108192. PMC 301979. PMID  1184742. 
  19. ^ Кук Л., Кубичек К., Стохс С., Энгл К. (июнь 1988 г.). «Эритроцитарные пиримидиновые 5'-нуклеотидазы и изоферменты дезоксинуклеотидазы: металлочувствительность и кинетика». Drug and Chemical Toxicology . 11 (2): 195–213. doi :10.3109/01480548808998222. PMID  2841083.
  20. ^ Mohammed-Brahim B, Buchet JP, Bernard A, Lauwerys R (февраль 1984 г.). «Влияние свинца, ртути и кадмия in vitro на ферментативную активность пиримидиновой 5′-нуклеотидазы эритроцитов». Toxicology Letters . 20 (2): 195–9. doi :10.1016/0378-4274(84)90147-4. PMID  6320500.
  21. ^ Хайман, Сьюзан Л.; Леви, Сьюзан Э.; Майерс, Скотт М.; СОВЕТ ПО ДЕТЯМ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ, РАЗДЕЛ ПО ПЕДИАТРИИ РАЗВИТИЯ И ПОВЕДЕНИЯ; Куо, Деннис З.; Апкон, Сьюзан; Дэвидсон, Линн Ф.; Эллербек, Кэтрин А.; Фостер, Джессика EA; Нориц, Гари Х.; Лепперт, Мэри О'Коннор (2020-01-01). "Идентификация, оценка и ведение детей с расстройствами аутистического спектра". Педиатрия . 145 (1): e20193447. doi : 10.1542/peds.2019-3447 . ISSN  0031-4005. PMID  31843864. S2CID  209390456.

Внешние ссылки