stringtranslate.com

Тромбоксан-А-синтаза

Тромбоксан А-синтаза 1 ( EC 5.3.99.5, тромбоцит, цитохром P450, семейство 5, подсемейство A) , также известная как TBXAS1 , представляет собой фермент цитохрома P450 , который у людей кодируется геном TBXAS1 . [5] [6] [7]

Функция

Этот ген кодирует член суперсемейства ферментов цитохрома P450. Белки цитохрома P450 являются монооксигеназами, которые катализируют множество реакций, участвующих в метаболизме лекарств и синтезе холестерина, стероидов и других липидов. Однако этот белок считается членом суперсемейства цитохрома P450 на основе сходства последовательностей, а не функционального сходства. Этот белок мембраны эндоплазматического ретикулума катализирует превращение простагландина H2 в тромбоксан A2 , мощный вазоконстриктор и индуктор агрегации тромбоцитов , а также в 12-гидроксигептадекатриеновую кислоту (т. е. 12-( S )-гидрокси-5 Z ,8 E ,10 E -гептадекатриеновую кислоту или 12-HHT ), агонист лейкотриеновых рецепторов B4 (т. е. рецепторов BLT2 ) [8] и медиатор определенных действий рецепторов BLT2 . [9] Фермент играет роль в нескольких патофизиологических процессах, включая гемостаз, сердечно-сосудистые заболевания и инсульт. Ген экспрессирует два варианта транскриптов. [5]

Ингибиторы тромбоксансинтазы

Ингибиторы тромбоксансинтазы используются в качестве антиагрегантных препаратов . Пикотамид действует как ингибитор тромбоксансинтазы и как антагонист тромбоксановых рецепторов . [10]

Структура

Синтаза тромбоксана А (TXA) человека представляет собой белок цитохрома P450 массой 60 кДа с 533 аминокислотами и простетической группой гема . Этот фермент, закрепленный на эндоплазматическом ретикулуме, обнаружен в тромбоцитах, моноцитах и ​​нескольких других типах клеток. Конец NH2 содержит два гидрофобных сегмента, вторичная структура которых, как полагают, является спиральной. Данные свидетельствуют о том, что пептиды служат мембранным якорем для фермента. [11] Более того, изучение клонов кДНК, ставшее возможным благодаря методам полимеразной цепной реакции, дополнительно прояснило первичную структуру синтазы TXA. Подобно другим членам семейства цитохрома P450, TXA-синтаза имеет гемовую группу, координированную с тиолатной группой остатка цистеина, в частности цистеина 480. [12] Исследования мутагенеза, в которых производились замены в этом положении, привели к потере каталитической активности и минимальному связыванию гема. Другие остатки, которые дали схожие результаты, были W133, R478, N110 и R413. Расположенные вблизи групп пропионата гема или дистальной поверхности гема, эти остатки также важны для правильной интеграции гема в апопротеин. [13] К сожалению, исследователи обнаружили, что сложно получить кристаллическую структуру TXA-синтазы из-за необходимости экстракции детергентом из мембраны, но они использовали гомологичное моделирование для создания трехмерной структуры. Одна модель показала два домена, домен, богатый альфа-спиралями, и домен, богатый бета-слоями. Было обнаружено, что гем зажат между спиралями I и L. [14]

Механизм

Этот механизм изомеризации показывает, что простагландин H2 преобразуется в тромбоксан. В механизме участвует группа гема, координированная с остатком цистеина из фермента тромбоксансинтазы.

Тромбоксан А (TXA) получен из молекулы простагландина H2 (PGH2). PGH2 содержит относительно слабую эпидиокси-связь, и известно, что возможный механизм включает гомолитическое расщепление эпидиоксида и перегруппировку в TXA. [15] Гемовая группа в активном центре синтазы TXA играет важную роль в механизме. Исследования кинетики остановленного потока с аналогом субстрата и рекомбинантной синтазой TXA показали, что связывание субстрата происходит в два этапа. [13] Сначала происходит быстрое начальное связывание с белком, а затем последующее лигирование с железом гема. На первом этапе механизма железо гема координируется с кислородом эндопероксида C-9. Оно участвует в гомолитическом расщеплении связи OO в эндопероксиде, что представляет собой этап, ограничивающий скорость, и претерпевает изменение окислительно-восстановительного состояния с Fe(III) на Fe(IV). [16] Свободный кислородный радикал образуется в точке C-11, и этот промежуточный продукт подвергается расщеплению кольца. Теперь, когда свободный радикал находится в точке C-12, гем железа окисляет этот радикал до карбокатиона. [17] Теперь молекула готова к внутримолекулярному образованию кольца. Отрицательно заряженный кислород атакует карбонил, и электроны из одной из двойных связей притягиваются к карбокатиону, тем самым замыкая кольцо.

Биологическое значение

Поддержание баланса между простациклинами и тромбоксанами важно в организме, особенно потому, что эти два эйкозаноида оказывают противоположные эффекты. Катализируя синтез тромбоксанов, TXA-синтаза участвует в пути потока, который может модулировать количество вырабатываемого тромбоксана. Этот контроль становится важным фактором в нескольких процессах, таких как регуляция артериального давления, свертывание крови и воспалительные реакции. Считается, что нарушение регуляции TXA-синтазы и дисбаланс в соотношении простациклин-тромбоксан лежат в основе многих патологических состояний, таких как легочная гипертензия . [18] Поскольку тромбоксаны играют роль в вазоконстрикции и агрегации тромбоцитов, их доминирование может нарушить сосудистый гомеостаз и вызвать тромботические сосудистые события. Кроме того, важность тромбоксанов и их синтеза в сосудистом гомеостазе иллюстрируется данными о том, что у пациентов, тромбоциты которых не реагировали на ТХА, наблюдались дефекты гемостаза, а дефицит продукции ТХА тромбоцитами приводил к нарушениям свертываемости крови. [19]

Кроме того, было обнаружено, что экспрессия синтазы ТХА может иметь решающее значение для развития и прогрессирования рака. Общее увеличение экспрессии синтазы ТХА наблюдалось при различных видах рака, таких как папиллярная карцинома щитовидной железы , рак предстательной железы и рак почки . Раковые клетки известны своим безграничным клеточным репликативным потенциалом, и была выдвинута гипотеза, что изменения в профиле эйкозаноидов влияют на рост рака. Исследования привели к предположению, что синтаза ТХА способствует ряду путей выживания опухоли, включая рост, ингибирование апоптоза , ангиогенез и метастазирование . [20]

Путь

  • Синтез тромбоксана
    Синтез тромбоксана
  • Синтез эйкозаноидов
    Синтез эйкозаноидов

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000059377 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000029925 – 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. ^ ab "Ген Entrez: TBXAS1 тромбоксан А-синтаза 1 (тромбоциты, цитохром P450, семейство 5, подсемейство А)".
  6. ^ Yokoyama C, Miyata A, Ihara H, Ullrich V, Tanabe T (август 1991 г.). «Молекулярное клонирование тромбоксан А-синтазы человеческих тромбоцитов». Biochemical and Biophysical Research Communications . 178 (3): 1479–1484. doi :10.1016/0006-291X(91)91060-P. PMID  1714723.
  7. ^ Baek SJ, Lee KD, Shen RF (сентябрь 1996 г.). «Геномная структура и полиморфизм гена, кодирующего тромбоксансинтазу человека». Gene . 173 (2): 251–256. doi :10.1016/0378-1119(95)00881-0. PMID  8964509.
  8. ^ Okuno T, Iizuka Y, Okazaki H, Yokomizo T, Taguchi R, Shimizu T (апрель 2008 г.). «12(S)-Hydroxyheptadeca-5Z, 8E, 10E-trienoic acid is a natural ligand for leukotriene B4 receptor 2». Журнал экспериментальной медицины . 205 (4): 759–766. doi :10.1084/jem.20072329. PMC 2292216. PMID  18378794 . 
  9. ^ Yokomizo T (февраль 2015). «Два различных лейкотриеновых рецептора B4, BLT1 и BLT2». Журнал биохимии . 157 (2): 65–71. doi :10.1093/jb/mvu078. PMID  25480980.
  10. ^ Ratti S, Quarato P, Casagrande C, Fumagalli R, Corsini A (август 1998 г.). «Пикотамид, антитромбоксановый агент, ингибирует миграцию и пролиферацию артериальных миоцитов». European Journal of Pharmacology . 355 (1): 77–83. doi :10.1016/S0014-2999(98)00467-1. PMID  9754941.
  11. ^ Ruan KH, Li P, Kulmacz RJ, Wu KK (август 1994). «Характеристика структуры и мембранного взаимодействия NH2-терминального домена тромбоксана А2-синтазы». Журнал биологической химии . 269 (33): 20938–20942. doi : 10.1016/S0021-9258(17)31912-9 . PMID  8063711.
  12. ^ Ohashi K, Ruan KH, Kulmacz RJ, Wu KK, Wang LH (январь 1992). «Первичная структура человеческой тромбоксансинтазы, определенная из последовательности кДНК». Журнал биологической химии . 267 (2): 789–793. doi : 10.1016/S0021-9258(18)48353-6 . PMID  1730669.
  13. ^ ab Wang LH, Kulmacz RJ (август 2002 г.). «Тромбоксансинтаза: структура и функция белка и гена». Простагландины и другие липидные медиаторы . 68–69: 409–422. doi :10.1016/s0090-6980(02)00045-x. PMID  12432933.
  14. ^ Hsu PY, Tsai AL, Wang LH (ноябрь 2000 г.). «Идентификация аминокислотных остатков тромбоксансинтазы, участвующих в связывании гем-пропионата». Архивы биохимии и биофизики . 383 (1): 119–127. doi :10.1006/abbi.2000.2041. PMID  11097184.
  15. ^ Хеккер М., Ульрих В. (январь 1989 г.). «О механизме биосинтеза простациклина и тромбоксана А2». Журнал биологической химии . 264 (1): 141–150. doi : 10.1016/S0021-9258(17)31235-8 . PMID  2491846.
  16. ^ Танабе Т, Ульрих В (октябрь 1995 г.). «Простациклин и тромбоксансинтазы». Журнал липидных медиаторов и клеточной сигнализации . 12 (2–3): 243–255. doi :10.1016/0929-7855(95)00031-k. PMID  8777569.
  17. ^ Брюггер Р., Ульрих В. (2003). «Простациклин и тромбоксансинтаза: новые аспекты геметиолатного катализа». Ангеванде Хеми . 33 (19): 1911–1919. дои : 10.1002/anie.199419111.
  18. ^ Praticò D, Dogné JM (сентябрь 2009 г.). «Сосудистая биология эйкозаноидов и атерогенез». Expert Review of Cardiovascular Therapy . 7 (9): 1079–1089. doi :10.1586/erc.09.91. PMID  19764861. S2CID  207215183.
  19. ^ Shen RF, Tai HH (1998). «Тромбоксаны: синтаза и рецепторы». Журнал биомедицинской науки . 5 (3): 153–172. doi :10.1007/bf02253465. PMID  9678486.
  20. ^ Cathcart MC, Reynolds JV, O'Byrne KJ, Pidgeon GP (апрель 2010 г.). «Роль сигнализации простациклинсинтазы и тромбоксансинтазы в развитии и прогрессировании рака». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Обзоры рака . 1805 (2): 153–166. doi : 10.1016/j.bbcan.2010.01.006. hdl : 2262/36848 . PMID  20122998.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки