Adenin fosforibosyltransferáza - Adenine phosphoribosyltransferase

APRT
Adenine phosphoribosyltransferase 1ZN7.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyAPRT, AMP, APRTD, adenin fosforibosyltransferáza
Externí IDOMIM: 102600 MGI: 88061 HomoloGene: 413 Genové karty: APRT
Umístění genu (člověk)
Chromozom 16 (lidský)
Chr.Chromozom 16 (lidský)[1]
Chromozom 16 (lidský)
Genomic location for APRT
Genomic location for APRT
Kapela16q24.3Start88,809,339 bp[1]
Konec88,811,937 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE APRT 203219 s at fs.png

PBB GE APRT 213892 s at fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

353

11821

Ensembl

ENSG00000198931

ENSMUSG00000006589

UniProt

P07741

P08030

RefSeq (mRNA)

NM_001030018
NM_000485

NM_009698

RefSeq (protein)

NP_000476
NP_001025189

NP_033828

Místo (UCSC)Chr 16: 88,81 - 88,81 MbChr 8: 122,57 - 122,58 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

Adenin fosforibosyltransferáza (APRTase) je enzym kódováno APRT gen, nalezen v lidé na chromozom 16.[5] Je součástí rodiny PRTase typu I a podílí se na záchrana nukleotidů cesta, která poskytuje alternativu k nukleotid biosyntéza de novo u lidí a většiny ostatních zvířat.[6] V parazitické prvoky jako Giardia „APRTase poskytuje jediný mechanismus, kterým adenin lze vyrobit.[7] Nedostatek APRTázy přispívá k tvorbě ledvinových kamenů (urolitiáza ) a potenciál selhání ledvin.[8]

Gen APRT je tvořen 5 exony (modře). Kodony start (ATG) a stop (TGA) jsou označeny (tučně modře). CpG dinukleotidy jsou zvýrazněny červeně. Jsou hojnější v upstream oblasti genu, kde tvoří a CpG ostrov.

Funkce

APRTáza katalyzuje následující reakci v purinu záchrana nukleotidů cesta:

Adenin + Fosforibosylpyrofosfát (PRPP ) → Adenylát (AMP ) + Pyrofosfát (PPi )

ARPTáza katalyzuje přenos fosforibosylu z PRPP na adenin, tvoří AMP a uvolňuje pyrofosfát (PPi).

V organismech, které se mohou syntetizovat puriny de novo, nukleotidová záchranná cesta poskytuje alternativu, která je energeticky účinnější. Může zachránit adenin z polyamin biosyntetickou cestou nebo z dietních zdrojů purinů.[6] Ačkoli je APRTáza v těchto organismech funkčně nadbytečná, stává se důležitější v obdobích rychlého růstu, jako je embryogeneze a růst nádorů.[9] Je konstitutivně exprimován ve všech savčích tkáních.[10]

v prvoky paraziti, nukleotidová záchranná cesta poskytuje jediný prostředek pro syntézu nukleotidů. Vzhledem k tomu, že důsledky nedostatku APRTázy u lidí jsou poměrně mírné a léčitelné, je možné některé léčit parazitární infekce cílením na funkci APRTase.[11]

v rostliny Stejně jako v jiných organismech funguje ARPTáza primárně pro syntézu adenylát. Má jedinečnou schopnost metabolizovat cytokininy -A rostlinný hormon který může existovat jako základna, nukleotid nebo nukleosid —Do adenylátových nukleotidů.[12]

APRT funkčně souvisí s hypoxanthin-guanin fosforibosyltransferáza (HPRT).

Struktura

APRTase je homodimer, s 179 aminokyselina zbytky na monomer. Každý monomer obsahuje následující oblasti:

Katalytické místo APRTázy s reaktanty adenin a PRPP bylo vyřešeno. Předpokládá se, že Hood je důležitý pro purinovou specificitu, zatímco se předpokládá, že flexibilní smyčka obsahuje molekuly v aktivním místě.
  • "Základní" doména (zbytky 33-169) s pěti paralelními β-listy
  • "Hood" doména (zbytky 5-34) s 2 α-šroubovice a 2 β-listy
  • "Flexibilní smyčka" doména (zbytky 95-113) se 2 antiparalelními β-listy[10]
Zbytky A131, L159, V25 a R27 jsou důležité pro purinovou specificitu v lidské APRTáze.

Jádro je vysoce konzervované napříč mnoha PRTázami. Kukla, která obsahuje adenin vazebné místo, má větší variabilitu v rodině enzymů. Motiv se 13 zbytky obsahuje PRPP vazebná oblast a zahrnuje dvě sousední kyselé zbytky a alespoň jedno okolí hydrofobní zbytek.[13]

Specifičnost enzymu pro adenin zahrnuje hydrofobní zbytky Ala131 a 159 Leu v základní doméně. U lidí dva zbytky v doméně digestoře vodíková vazba s purinem pro další specifičnost: Val25 s vodíky na N6 a Arg27 s N1. Ačkoli pružná smyčka během rozpoznávání purinů neinteraguje s kuklou, předpokládá se, že se uzavírá přes Aktivní stránky a izolovat reakci od rozpouštědla.[10]

Většina výzkumů na APRTase uvádí, že Mg2+ je nezbytný pro přenos fosforibosylu a je zachován u PRTáz typu I.[12] Nedávné úsilí o vyřešení struktury lidské APRTázy však nedokázalo najít jediné místo pro Mg2+, ale našel důkazy naznačující Cl− atom poblíž Trp98. Navzdory obtížnosti umístění Mg2+, je všeobecně přijímáno, že katalytický mechanismus je závislá na tomto iontu.[6]

Mechanismus

APRTáza probíhá prostřednictvím bi bi uspořádaného sekvenčního mechanismu zahrnujícího tvorbu ternárního komplexu. Enzym se nejprve váže PRPP, následován adenin. Poté, co dojde k přenosu fosforibosylu, pyrofosfát nejprve odejde, následuje AMP. Kinetické studie naznačují, že přenos fosforibosylu je relativně rychlý, zatímco uvolňování produktu (zejména uvolňování AMP) je rychlost omezující.[9]

V lidské APRTáze se předpokládá, že proton N9 adeninu je abstrahován Glu104 za vzniku oxakarbenia přechodový stav. Toto funguje jako nukleofil zaútočit na anomerní uhlík PRPP, tvořící AMP a vytěsňující pyrofosfát z PRPP. Mechanismus APRTázy je obecně konzistentní s mechanismem jiných PRTáz, které zachovávají funkci vytěsňování a-1-pyrofosforečnanu PRPP pomocí dusík nukleofil, buď v SN1 nebo S.N2 útok.[6]

Nedostatek

Pokud má APRTase sníženou nebo neexistující aktivitu, adenin se hromadí z jiných cest. Je degradován xanthin dehydrogenáza na 2,8-dihydroxyadenin (DHA). Ačkoli je DHA vázán na bílkoviny plazma, má špatné rozpustnost v moč a postupně se vysráží ledvinové tubuly, což vede k tvorbě ledvinových kamenů (urolitiáza ). Pokud se tento stav neléčí, může se nakonec vytvořit selhání ledvin.[8]

Nedostatek ARPTázy byl poprvé diagnostikován u Spojené království v roce 1976. Od té doby byly u lidí definovány dvě kategorie deficitu APRTázy.[14]

Nedostatek typu I má za následek úplnou ztrátu aktivity APRTázy a může se objevit u pacientů, kteří jsou homozygotní nebo složený heterozygot pro různé mutace.[15] Sekvenování odhalila mnoho různých mutací, které mohou odpovídat za typ 1, včetně missense mutace, nesmyslné mutace duplikovaná sada 4 základní páry v exon 3,[16] a jeden tymin vložení v intron 4.[17] Tyto mutace způsobují účinky, které jsou seskupeny do tří hlavních oblastí: ve vazbě β-fosfátu PRPP, ve vazbě 5'-fosfátu PRPP a v segmentu pružné smyčky, která se během katalýzy uzavírá nad aktivním místem. [10] Nedostatek typu I byl pozorován u různých etnických skupin, ale studoval se převážně mezi nimi Bílý populace.[17]

Nedostatek typu II způsobuje, že APRTáza má sníženou afinitu k PRPP, což vede k desetinásobnému zvýšení KM hodnota.[6] Bylo pozorováno a studováno primárně v Japonsko.[17]

Diagnózu nedostatku APRTázy lze provést analýzou ledvinové kameny, měření koncentrací DHA v moči nebo analýza aktivity APRTázy v erytrocyty. Je léčitelný pravidelnými dávkami alopurinol nebo febuxostat, které inhibují aktivitu xanthin dehydrogenázy, aby se zabránilo hromadění a srážení DHA.[18] Stav lze také zmírnit dietou s nízkým obsahem purinů a vysokým příjmem tekutin.[14]

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000198931 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000006589 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ Valaperta R, Rizzo V, Lombardi F, Verdelli C, Piccoli M, Ghiroldi A, Creo P, Colombo A, Valisi M, Margiotta E, Panella R, Costa E (1. července 2014). „Nedostatek adenin fosforibosyltransferázy (APRT): identifikace nové nesmyslné mutace“. BMC nefrologie. 15: 102. doi:10.1186/1471-2369-15-102. PMC  4094445. PMID  24986359.
  6. ^ A b C d E Silva CH, Silva M, Iulek J, Thiemann OH (červen 2008). „Strukturální komplexy lidské adeninfosforibosyltransferázy odhalují nové rysy katalytického mechanismu APRT“. Journal of Biomolecular Structure & Dynamics. 25 (6): 589–97. doi:10.1080/07391102.2008.10507205. PMID  18399692. S2CID  40788077.
  7. ^ Sarver AE, Wang CC (říjen 2002). „Adenin fosforibosyltransferáza z Giardia lamblia má jedinečný reakční mechanismus a neobvyklé vlastnosti vázání substrátu.“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (42): 39973–80. doi:10,1074 / jbc.M205595200. PMID  12171924.
  8. ^ A b Shi W, Tanaka KS, Crother TR, Taylor MW, Almo SC, Schramm VL (září 2001). "Strukturní analýza adeninfosforibosyltransferázy ze Saccharomyces cerevisiae". Biochemie. 40 (36): 10800–9. doi:10.1021 / bi010465h. PMID  11535055.
  9. ^ A b Bashor C, Denu JM, Brennan RG, Ullman B (březen 2002). "Kinetický mechanismus adenin fosforibosyltransferázy z Leishmania donovani". Biochemie. 41 (12): 4020–31. doi:10.1021 / bi0158730. PMID  11900545.
  10. ^ A b C d Silva M, Silva CH, Iulek J, Thiemann OH (červen 2004). „Trojrozměrná struktura lidské adeninfosforibosyltransferázy a její vztah k DHA-urolitiáze“. Biochemie. 43 (24): 7663–71. doi:10.1021 / bi0360758. PMID  15196008.
  11. ^ Shi W, Sarver AE, Wang CC, Tanaka KS, Almo SC, Schramm VL (říjen 2002). „Komplexy adeninfosforibosyltransferázy z Giardia lamblia z uzavřeného místa ukazují mechanismus migrace ribosylu“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (42): 39981–8. doi:10,1074 / jbc.M205596200. PMID  12171925.
  12. ^ A b Allen M, Qin W, Moreau F, Moffatt B (květen 2002). „Izoformy adeninfosforibosyltransferázy Arabidopsis a jejich potenciální příspěvky k metabolismu adeninu a cytokininů“. Physiologia Plantarum. 115 (1): 56–68. doi:10.1034 / j.1399-3054.2002.1150106.x. PMID  12010467.
  13. ^ Liu Q, Hirono S, Moriguchi I (srpen 1990). „Kvantitativní vztahy mezi strukturou a aktivitou pro inhibitory kalmodulinu“. Chemický a farmaceutický bulletin. 38 (8): 2184–9. doi:10,1248 / cpb.38.2184. PMID  2279281.
  14. ^ A b Cassidy MJ, McCulloch T, Fairbanks LD, Simmonds HA (březen 2004). „Diagnostika deficitu adeninfosforibosyltransferázy jako základní příčiny selhání ledvin u příjemce transplantace ledviny“. Nefrologie, dialýza, transplantace. 19 (3): 736–8. doi:10.1093 / ndt / gfg562. PMID  14767036.
  15. ^ Bollée G, Harambat J, Bensman A, Knebelmann B, Daudon M, Ceballos-Picot I (září 2012). "Nedostatek adenin fosforibosyltransferázy". Klinický časopis Americké nefrologické společnosti. 7 (9): 1521–7. doi:10.2215 / CJN.02320312. PMID  22700886.
  16. ^ Kamatani N, Hakoda M, Otsuka S, Yoshikawa H, Kashiwazaki S (červenec 1992). „Pouze tři mutace představují téměř všechny defektní alely způsobující nedostatek adenin fosforibosyltransferázy u japonských pacientů“. The Journal of Clinical Investigation. 90 (1): 130–5. doi:10,1172 / JCI115825. PMC  443071. PMID  1353080.
  17. ^ A b C Bollée G, Dollinger C, Boutaud L, Guillemot D, Bensman A, Harambat J, Deteix P, Daudon M, Knebelmann B, Ceballos-Picot I (duben 2010). "Fenotypová a genotypová charakterizace deficitu adeninfosforibosyltransferázy". Časopis Americké nefrologické společnosti. 21 (4): 679–88. doi:10.1681 / ASN.2009080808. PMC  2844298. PMID  20150536.
  18. ^ Edvardsson VO, Palsson R, Sahota A (1993). Pagon RA, Adam MP, Ardinger HH, Wallace SE, Amemiya A, Bean LJ, Bird TD, Fong CT, Mefford HC, Smith RJ, Stephens K. (eds.). "Nedostatek adenfosforibosyltransferázy". SourceGeneReviews. PMID  22934314.

Další čtení

externí odkazy