Adenosindeamináza - Adenosine deaminase

ADA
Adenosine deaminase 1VFL.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyADA, entrez: 100, adenosindeamináza
Externí IDOMIM: 608958 MGI: 87916 HomoloGene: 37249 Genové karty: ADA
Umístění genu (člověk)
Chromozom 20 (lidský)
Chr.Chromozom 20 (lidský)[1]
Chromozom 20 (lidský)
Genomic location for ADA
Genomic location for ADA
Kapela20q13.12Start44,619,522 bp[1]
Konec44,652,233 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE ADA 216705 s at fs.png

PBB GE ADA 204639 at fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

100

11486

Ensembl

ENSG00000196839

ENSMUSG00000017697

UniProt

P00813

P03958

RefSeq (mRNA)

NM_000022
NM_001322050
NM_001322051

NM_001272052
NM_007398

RefSeq (protein)

NP_000013
NP_001308979
NP_001308980

NP_001258981
NP_031424

Místo (UCSC)Chr 20: 44,62 - 44,65 MbChr 2: 163,73 - 163,75 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš
Adenosin / AMP deamináza
PDB 2amx EBI.jpg
krystalová struktura adenosindeaminázy plasmodium yoelii (py02076)
Identifikátory
SymbolA_deamináza
PfamPF00962
Pfam klanCL0034
InterProIPR001365
STRÁNKAPDOC00419
SCOP21 přidat / Rozsah / SUPFAM
CDDcd01320
Doména adenosindeaminázy (editázy)
Identifikátory
SymbolA_deamin
PfamPF02137
InterProIPR002466
STRÁNKAPDOC00419
SCOP21 přidat / Rozsah / SUPFAM
N-terminál adenosin / AMP deamináza
Identifikátory
SymbolA_deaminase_N
PfamPF08451
InterProIPR013659

Adenosindeamináza (také známý jako adenosin aminohydrolázanebo ADA) je enzym (ES 3.5.4.4 ) zahrnutý do něčeho, zůčastnit se čeho metabolismus purinů. Je to nutné pro rozdělení adenosin z potravin a na obrat nukleové kyseliny v tkáních.

Jeho primární funkcí u lidí je vývoj a údržba imunitního systému.[5] Plná fyziologická role ADA však dosud není zcela objasněna.[6]

Struktura

ADA existuje jak v malé formě (jako monomer), tak ve velké formě (jako dimer-komplex).[6] V monomerní formě je enzymem polypeptidový řetězec,[7] složené do osmi řetězců paralelních α / β hlav, které obklopují centrální hlubokou kapsu, která je aktivním místem.[5] Kromě osmi centrálních β-sudy a osm periferních α-šroubovice, ADA také obsahuje pět dalších helixů: zbytky 19-76 násobně do tří helixů, umístěných mezi β1 a al záhyby; a dvě antiparalelní karboxy-koncové šroubovice jsou umístěny přes amino-terminál p-barelu.

Aktivní místo ADA obsahuje iont zinku, který je umístěn v nejhlubším vybrání aktivního místa a koordinován pěti atomy z His15, His17, His214, Asp295 a substrátu.[5] Zinek je jediný kofaktor nezbytné pro činnost.

Substrát, adenosin, je stabilizován a vázán na aktivní místo devíti vodíkovými vazbami.[5] Karboxylová skupina Glu217, zhruba koplanární s purinovým kruhem substrátu, je schopna vytvořit vodíkovou vazbu s N1 substrátu. Karboxylová skupina Asp296, rovněž koplanární s purinovým kruhem substrátu, tvoří vodíkovou vazbu s N7 substrátu. NH skupina Gly184 je v pozici, aby vytvořila vodíkovou vazbu s N3 substrátu. Asp296 tvoří vazby jak se Zn2+ iontů a také s 6-OH substrátu. His238 také vodíkové vazby na substrát 6-OH. 3'-OH substrátu ribózy tvoří vodíkovou vazbu s Asp19, zatímco 5'-OH tvoří vodíkovou vazbu s His17. Dvě další vodíkové vazby se vytvářejí na molekuly vody při otevření aktivního místa 2'-OH a 3'-OH substrátu.

V důsledku recese aktivního místa uvnitř enzymu je substrát, jakmile je navázán, téměř úplně izolován od rozpouštědla.[5] Povrchová expozice podkladu rozpouštědlu po navázání je 0,5% povrchové expozice podkladu ve volném stavu.

Reakce

ADA nevratně deaminuje adenosin, jeho převedením na související nukleosid inosin nahrazením amino skupinu keto skupinou.

Adenosin
Inosin

Inosin pak může být deribosylován (odstraněn z ribóza ) jiným nazývaným enzymem purinová nukleosid fosforyláza (PNP) a převádí jej na hypoxanthin.

Mechanismus katalýzy

Navrhovaným mechanismem pro ADA katalyzovanou deaminaci je stereospecifická eliminace adice přes čtyřboký meziprodukt.[8] Z obou mechanismů, Zn2+ jako silný elektrofil aktivuje molekulu vody, která je deprotonována základním Asp295 za vzniku útočícího hydroxidu.[5] His238 orientuje molekulu vody a stabilizuje náboj útočícího hydroxidu. Glu217 je protonován, aby daroval proton na N1 substrátu.

Reakce je stereospecifické kvůli umístění zinku, zbytků Asp295 a His238, které všechny směřují na stranu B purinového kruhu substrátu.[5]

Byla pozorována kompetitivní inhibice u ADA, kde produkt inosin působí u kompetitivního inhibitoru na enzymatickou aktivitu.[9]

Funkce

ADA je považován za jeden z klíčových enzymů metabolismu purinů.[8] Enzym byl nalezen v bakteriích, rostlinách, bezobratlých, obratlovcích a savcích vysoká ochrana aminokyselinové sekvence.[6] Vysoký stupeň zachování aminokyselinové sekvence naznačuje zásadní povahu ADA v purinové záchranné cestě.

ADA se u lidí primárně podílí na vývoji a udržování imunitního systému. Asociace ADA však byla také pozorována u epiteliálních buněk diferenciace, neurotransmise, a těhotenství údržba.[10] Rovněž bylo navrženo, že ADA kromě štěpení adenosinu stimuluje uvolňování excitační aminokyseliny a je nezbytný pro spojení receptorů adenosinu Al a heterotrimerní G proteiny.[6] Nedostatek adenosindeaminázy vede k plicní fibróze,[11] což naznačuje, že chronická expozice vysokým hladinám adenosinu může spíše zhoršit reakce zánětu než je potlačit. Rovněž bylo zjištěno, že protein a aktivita adenosindeaminázy jsou nadměrně regulovány v myších srdcích, která nadměrně exprimují HIF-1 alfa, což částečně vysvětluje oslabené hladiny adenosinu v srdcích exprimujících HIF-1 alfa během ischemická stres.[12]

Patologie

Nějaký mutace v genu pro adenosindeaminázu způsobí, že nebude exprimován. Výsledný nedostatek je jednou z příčin závažná kombinovaná imunodeficience (SCID), zejména autozomálně recesivní dědičnosti.[13] Deficitní hladiny ADA byly také spojeny s plicním zánětem, smrtí thymických buněk a vadnou signalizací receptoru T-buněk.[14][15]

Naopak mutace způsobující nadměrnou expresi tohoto enzymu jsou jednou z příčin hemolytická anémie.[16]

Existují určité důkazy, že jiné alela (ADA2) může vést k autismus.[17]

Zvýšené hladiny ADA byly také spojeny s AIDS.[14][18]

Izoformy

K dispozici jsou 2 izoformy ADA: ADA1 a ADA2.

  • ADA1 se nachází zejména ve většině tělních buněk lymfocyty a makrofágy, kde je přítomen nejen v cytosolu a jádru, ale také jako ektoforma na buněčné membráně připojené k dipeptidyl peptidáza-4 (aka CD26). ADA1 se podílí většinou na intracelulární aktivitě a existuje jak v malé formě (monomer), tak ve velké formě (dimer).[6] Interkonverze malých a velkých forem je regulována „konverzním faktorem“ v plicích.[19]
  • ADA2 byl poprvé identifikován v lidské slezině.[20] Následně byl nalezen v jiných tkáních včetně makrofágu, kde koexistuje s ADA1. Tyto dvě izoformy regulují poměr adenosinu k deoxyadenosinu potencující usmrcování parazitů. ADA2 se nachází převážně v lidské plazmě a séru a existuje pouze jako homodimer.[21]

Klinický význam

ADA2 je převládající forma přítomná u člověka krevní plazma a zvyšuje se u mnoha nemocí, zejména těch, které souvisejí s imunitním systémem: například revmatoidní artritida, psoriáza, a sarkoidóza. Plazmatická izoforma ADA2 je také zvýšena u většiny druhů rakoviny. ADA2 není všudypřítomný, ale koexistuje s ADA1 pouze v monocytech-makrofágech.[Citace je zapotřebí ]

Celková plazmatická ADA může být měřena pomocí vysoce účinná kapalinová chromatografie nebo enzymatické nebo kolorimetrické techniky. Snad nejjednodušší systém je měření amoniak uvolňován z adenosinu, když se rozloží na inosin. Po inkubaci plazmy s pufrovaným roztokem adenosinu reaguje amoniak s a Berthelotovo činidlo za vzniku modré barvy, která je úměrná množství aktivity enzymu. Pro měření ADA2, erythro-9- (2-hydroxy-3-nonyl) adenin (EHNA) se přidá před inkubací, aby se inhibovala enzymatická aktivita ADA1.[20] Je to absence ADA1, která způsobuje SCID.

ADA může být také použit při zpracování lymfocytů pleurální výpotky nebo peritoneální ascites, jelikož takové vzorky s nízkou hladinou ADA v zásadě vylučují tuberkulózu z úvahy.[22]

Tuberkulóza pleurální výpotky lze nyní přesně diagnostikovat zvýšenými hladinami pleurální tekutiny adenosindeaminázy nad 40 U na litr.[23]

Kladribin a Pentostatin jsou antineoplastická činidla používaná při léčbě vlasatobuněčná leukémie; jejich mechanismem účinku je inhibice adenosindeaminázy.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000196839 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000017697 - 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. ^ A b C d E F G Wilson DK, Rudolph FB, Quiocho FA (květen 1991). „Atomová struktura adenosindeaminázy v komplexu s analogem přechodového stavu: porozumění mutacím katalýzy a imunodeficience“. Věda. 252 (5010): 1278–1284. doi:10.1126 / science.1925539. PMID  1925539.
  6. ^ A b C d E Cristalli G, Costanzi S, Lambertucci C, Lupidi G, Vittori S, Volpini R, Camaioni E (březen 2001). "Adenosindeamináza: funkční důsledky a různé třídy inhibitorů". Recenze lékařského výzkumu. 21 (2): 105–128. doi:10.1002 / 1098-1128 (200103) 21: 2 <105 :: AID-MED1002> 3.0.CO; 2-U. PMID  11223861.
  7. ^ Daddona PE, Kelley WN (leden 1977). "Lidská adenosindeamináza. Čištění a struktura podjednotky". The Journal of Biological Chemistry. 252 (1): 110–115. PMID  13062.
  8. ^ A b Losey HC, Ruthenburg AJ, Verdine GL (leden 2006). "Krystalová struktura Staphylococcus aureus tRNA adenosindeamináza TadA v komplexu s RNA". Přírodní strukturní a molekulární biologie. 13 (2): 153–159. doi:10.1038 / nsmb1047. PMID  16415880. S2CID  34848284.
  9. ^ Saboury AA, Divsalar A, Jafari GA, Moosavi-Movahedi AA, Housaindokht MR, Hakimelahi GH (květen 2002). „Studie inhibice produktu na adenosindeaminase spektroskopií a kalorimetrií“. Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 35 (3): 302–305. doi:10,5483 / BMBRep.2002.35.3.302. PMID  12297022.
  10. ^ Moriwaki Y, Yamamoto T, Higashino K (říjen 1999). "Enzymy podílející se na metabolismu purinů - přehled histochemické lokalizace a funkčních důsledků". Histologie a histopatologie. 14 (4): 1321–1340. PMID  10506947.
  11. ^ Blackburn MR (2003). "Příliš dobrá věc: přetížení adenosinem u myší s deficitem adenosin-deaminázy." Trendy ve farmakologických vědách. 24 (2): 66–70. doi:10.1016 / S0165-6147 (02) 00045-7. PMID  12559769.
  12. ^ Wu J, Bond C, Chen P, Chen M, Li Y, Shohet RV, Wright G (2015). „HIF-1α v srdci: přestavba metabolismu nukleotidů“. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 82: 194–200. doi:10.1016 / j.yjmcc.2015.01.014. PMC  4405794. PMID  25681585.
  13. ^ Sanchez JJ, Monaghan G, Børsting C, Norbury G, Morling N, Gaspar HB (květen 2007). „Nosná frekvence nesmyslné mutace v genu pro adenosindeaminázu (ADA) implikuje vysoký výskyt těžké kombinované imunodeficience (SCID) s nedostatkem ADA v Somálsku a jediný společný haplotyp označuje společného původu.“ Annals of Human Genetics. 71 (Pt 3): 336–47. doi:10.1111 / j.1469-1809.2006.00338.x. PMID  17181544. S2CID  34850391.
  14. ^ A b Blackburn MR, Kellems RE (2005). „Nedostatek adenosindeaminázy: metabolický základ imunitní nedostatečnosti a plicního zánětu“. Pokroky v imunologii. 86: 1–41. doi:10.1016 / S0065-2776 (04) 86001-2. ISBN  9780120044863. PMID  15705418. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  15. ^ Apasov SG, Blackburn MR, Kellems RE, Smith PT, Sitkovsky MV (červenec 2001). „Nedostatek adenosindeaminázy zvyšuje apoptózu brzlíku a způsobuje vadnou signalizaci receptoru T buněk“. The Journal of Clinical Investigation. 108 (1): 131–141. doi:10,1172 / JCI10360. PMC  209335. PMID  11435465.
  16. ^ Chottiner EG, Cloft HJ, Tartaglia AP, Mitchell BS (březen 1987). "Zvýšená aktivita adenosindeaminázy a dědičná hemolytická anémie. Důkazy o abnormální translační kontrole syntézy proteinů". The Journal of Clinical Investigation. 79 (3): 1001–5. doi:10.1172 / JCI112866. PMC  424261. PMID  3029177.
  17. ^ Persico AM, Militerni R, Bravaccio C, Schneider C, Melmed R, Trillo S, Montecchi F, Palermo MT, Pascucci T, Puglisi-Allegra S, Reichelt KL, Conciatori M, Baldi A, Keller F (prosinec 2000). „Alely adenosindeaminázy a autistická porucha: případové kontroly a rodinné asociační studie“. American Journal of Medical Genetics. 96 (6): 784–90. doi:10.1002 / 1096-8628 (20001204) 96: 6 <784 :: AID-AJMG18> 3.0.CO; 2-7. PMID  11121182.
  18. ^ Cowan MJ, Brady RO, Widder KJ (únor 1986). „Zvýšená aktivita adenosindeaminázy erytrocytů u pacientů se syndromem získané imunodeficience“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 83 (4): 1089–1091. doi:10.1073 / pnas.83.4.1089. PMC  323016. PMID  3006027.
  19. ^ Schrader WP, Stacy AR (září 1977). "Čištění a podjednotková struktura adenosindeaminázy z lidské ledviny". The Journal of Biological Chemistry. 252 (18): 6409–6415. PMID  893413.
  20. ^ A b Schrader WP, Pollara B, Meuwissen HJ (leden 1978). „Charakterizace reziduální aktivity deaktivující adenosin ve slezině pacienta s kombinovaným onemocněním imunodeficience a nedostatkem adenosindeaminázy“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 75 (1): 446–50. doi:10.1073 / pnas.75.1.446. PMC  411266. PMID  24216.
  21. ^ Zavialov AV, Engström A (říjen 2005). „Lidský ADA2 patří do nové rodiny růstových faktorů s aktivitou adenosindeaminázy“. The Biochemical Journal. 391 (Pt 1): 51–57. doi:10.1042 / BJ20050683. PMC  1237138. PMID  15926889.
  22. ^ Jiménez Castro D, Díaz Nuevo G, Pérez-Rodríguez E, Light RW (2003). „Diagnostická hodnota adenosindeaminázy u netuberkulózních lymfocytárních pleurálních výpotků“ (PDF). Eur. Respir. J. 21 (2): 220–4. doi:10.1183/09031936.03.00051603. PMID  12608433. S2CID  10703687.
  23. ^ Brunicardi F, Andersen D, Billiar T, Dunn D, Hunter J, Pollock RE (2005). „Kapitola 18, otázka 16“. Schwartzovy principy chirurgie (8. vydání). New York: McGraw-Hill Professional. ISBN  978-0071410908.

Další čtení

externí odkazy

  • ADA umístění lidského genu v UCSC Genome Browser.
  • ADA podrobnosti o lidském genu v UCSC Genome Browser.
  • PDBe-KB poskytuje přehled všech strukturních informací dostupných v PDB pro lidskou adenosindeaminázu
  • PDBe-KB poskytuje přehled všech strukturních informací dostupných v PDB pro myší adenosindeaminázu