Beta-glukuronidáza - Beta-glucuronidase
beta-glukuronidáza | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||
Identifikátory | |||||||||
EC číslo | 3.2.1.31 | ||||||||
Číslo CAS | 9001-45-0 | ||||||||
Databáze | |||||||||
IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
PRIAM | profil | ||||||||
PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Genová ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
|
glukuronidáza, beta | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Asymetrická jednotka beta-glukuronidázy ukazující zbytky aktivního místa Glu451, Tyr504 a Glu540 spolu s potenciálně podporujícím zbytkem Asn450[1] | |||||||
Identifikátory | |||||||
Symbol | GUSB | ||||||
Gen NCBI | 2990 | ||||||
HGNC | 4696 | ||||||
OMIM | 611499 | ||||||
RefSeq | NM_000181 | ||||||
UniProt | P08236 | ||||||
Další údaje | |||||||
EC číslo | 3.2.1.31 | ||||||
Místo | Chr. 7 q11.21 | ||||||
|
Beta-glukuronidázy jsou členy glykosidáza rodina enzymy že katalyzovat členění komplexu sacharidy.[2] Lidská β-glukuronidáza je typ glukuronidázy (člen rodiny 2 glykosidázy), která katalyzuje hydrolýza β-D-kyselina glukuronová zbytky z neredukujícího konce mukopolysacharidy (označovaný také jako glykosaminoglykany ) jako heparan sulfát.[2][3][4] Lidská β-glukuronidáza se nachází v lysozom.[5] Ve střevě konjugovaná přeměna β-glukuronidázy na okraji štětce bilirubin do nekonjugované formy pro reabsorpci. Beta-glukuronidáza je také přítomna v mateřském mléce, což přispívá k novorozenecká žloutenka. Protein je kódován GUSB gen u lidí[6][7] a podle uidA gen v bakteriích.[8]
Struktura
Lidská β-glukuronidáza je syntetizována jako 80 kDa monomer (653 aminokyseliny ) před proteolýza odstraňuje 18 aminokyselin z C-terminál konec za vzniku 78 kDa monomeru.[9][10]Beta-glukuronidáza existuje jako 332 kDa homotetramer.[11] Beta-glukuronidáza obsahuje několik pozoruhodných strukturních útvarů, včetně typu beta barel známý jako želé válec a a Hlaveň TIM.[1]
Mechanismus katalýzy
Lidská β-glukuronidáza je homologní do Escherichia coli enzym β-galaktosidáza.[12][13] Tento homologní vztah spolu s vědomím, že glykosidázy často provádějí hydrolýzu katalyzovanou dvěma kyselinami zbytky, umožnil vývoj mechanistické hypotézy. Tato hypotéza navrhuje, aby dva kyselina glutamová zbytky Glu540 a Glu451 jsou nukleofilní a kyselé zbytky, respektive, a že tyrosin zbytek Tyr504 se také podílí na katalýze. Na podporu této hypotézy je experimentální mutace v kterémkoli z těchto tří zbytků vede k velkému snížení enzymatické aktivity. Zvýšená aktivita mutantního enzymu E451A (kde je Glu451 nahrazen s alanin zbytek) po přidání azid je v souladu s Glu451 jako zbytkem kyselina / báze.[14] Pomocí analýzy značené β-glukuronidázy peptidy po hydrolýze substrátu, který vstupuje do velmi stabilního mezistupně, vědci zjistili, že Glu540 je nukleofilní zbytek.[15]
Ačkoli konkrétní typ nukleofilní substituce používané β-glukuronidázou není jasné, důkazy o mechanismech jejich homologů v rodině glykosidázy naznačují, že tyto reakce jsou kvalitativní SN2 reakce. Reakce probíhají prostřednictvím a přechodový stav s oxokarbenium iontové charakteristiky. Zpočátku byly tyto mechanismy, kvůli této oxokarbeniové charakteristice přechodného stavu, považovány za SN1 reakce postupující přes diskrétní oxokarbeniový iont středně pokročilí. Novější důkazy však naznačují, že tyto iontové stavy oxokarbenia mají životnost 10 femtosekund - 0,1 nanosekundy (podobně jako u vibrace vazby doba). Tyto doby života jsou příliš krátké na to, aby se přiřadily k reakčnímu meziproduktu. Z těchto důkazů vyplývá, že tyto reakce, i když mají SN1 vzhled vzhledem k vlastnostem oxokarbeniových iontů jejich přechodových stavů, musí být kvalitativně SN2 reakce.[2]
Specifická aktivita Tyr504 v katalytickém mechanismu je nejasná.[14] Prostřednictvím srovnání se strukturálními údaji homologního enzymu xylanáza, bylo navrženo, že Tyr504 β-glukuronidázy může stabilizovat opouštějící nukleofil (Glu540) nebo modulovat jeho aktivitu.[16]
Kromě těchto zbytků konzervované asparagin Bylo navrženo, že zbytek (Asn450) stabilizuje substrát působením vodíkové vazby na 2-hydroxylovou skupinu cukrového substrátu.[11][17]
Opakující se jednotka heparan sulfátu Podklad β-glukuronidázy
Zobrazeno povrchové zobrazení kapsy aktivního místa β-glukuronidázy s katalytickými zbytky[1]
Mechanismus hydrolýzy β-glukuronidázy cukrového substrátu s vysokou energií přechodové stavy zobrazující charakter oxokarbeniového iontu[15]
Potenciální stabilizace nukleofilního zbytku Glu540 pomocí Tyr504 v β-glukuronidáze[16]
Slyho syndrom
Nedostatky β-glukuronidázy vedou k autosomálně recesivní zdědil metabolické onemocnění známý jako Slyho syndrom nebo Mukopolysacharidóza VII. Nedostatek tohoto enzymu má za následek hromadění nehydrolyzovaných mukopolysacharidů u pacienta. Toto onemocnění může být pro pacienta extrémně oslabující nebo může mít za následek hydrops fetalis před narozením. U přežívajících pacientů je navíc pozorována mentální retardace, nízký vzrůst, hrubé rysy obličeje, abnormality páteře a zvětšení jater a sleziny.[5] Toto onemocnění bylo modelováno u kmene myší i rodiny psů.[19][20] V poslední době vědci objevili kočičí rodinu, která vykazuje nedostatky v aktivitě β-glukuronidázy. Zdroj této redukce aktivity byl identifikován jako mutace E351K (Glu351 je mutován na lysinový zbytek). Glu351 je konzervován u druhů savců, což naznačuje důležitou funkci tohoto zbytku. Vyšetření člověka Rentgenový krystal struktura naznačuje, že tento zbytek (Glu352 v lidském enzymu), který je pohřben hluboko uvnitř Hlaveň TIM doména, může být důležité pro stabilizaci terciární struktura enzymu.[18] V krystalové struktuře se zdá, že Arg216, člen jelly roll doména proteinu tvoří a solný most s Glu352; proto je Glu352 pravděpodobně zapojen do stabilizace interakce mezi dvěma různými trojrozměrnými doménami enzymu.[1]
Molekulární aplikace: použití jako reportérového genu
v molekulární biologie, β-glukuronidáza se používá jako a reportér gen monitorovat genová exprese v savčích a rostlinných buňkách. Monitorování aktivity β-glukuronidázy pomocí a Stanovení GUS umožňuje stanovení prostorové a časové exprese dotyčného genu.[21]
- Molekulární grafické obrázky byly vyrobeny pomocí balíčku UCSF Chimera od Resource for Biocomputing, Visualization, and Informatics na University of California v San Francisku (podporováno NIH P41 RR-01081).[22]
Viz také
Reference
- ^ A b C d E F PDB: 1BHG; Jain S, Drendel WB, Chen ZW, Mathews FS, Sly WS, Grubb JH (duben 1996). „Struktura lidské beta-glukuronidázy odhaluje kandidátské lysozomální cílení a motivy aktivního místa“. Přírodní strukturní biologie. 3 (4): 375–81. doi:10.1038 / nsb0496-375. PMID 8599764. S2CID 28862883.
- ^ A b C Sinnott M, ed. (1998). Komplexní biologická katalýza. 1. Manchester, UK: Academic Press. str.119–138. ISBN 978-0-12-646864-9.
- ^ McCarter JD, Withers SG (prosinec 1994). "Mechanismy enzymatické hydrolýzy glykosidů". Aktuální názor na strukturní biologii. 4 (6): 885–92. doi:10.1016 / 0959-440X (94) 90271-2. PMID 7712292.
- ^ Sinnott ML (1990). "Katalytické mechanismy přenosu enzymatického glykosylu". Chem Rev. 90 (7): 1171–1202. doi:10.1021 / cr00105a006.
- ^ A b Nyhan WL, Barshop B, Ozand P (2005). Atlas metabolických nemocí (2. vyd.). Londýn, Velká Británie: Hodder Arnold. 501–503, 546–550. ISBN 978-0-340-80970-9.
- ^ Oshima A, Kyle JW, Miller RD, Hoffmann JW, Powell PP, Grubb JH, Sly WS, Tropak M, Guise KS, Gravel RA (únor 1987). „Klonování, sekvenování a exprese cDNA pro lidskou beta-glukuronidázu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 84 (3): 685–9. Bibcode:1987PNAS ... 84..685O. doi:10.1073 / pnas.84.3.685. PMC 304280. PMID 3468507.
- ^ „Entrez Gene: GUSB glucuronidase, beta“.
- ^ Martins MT, Rivera IG, Clark DL, Stewart MH, Wolfe RL, Olson BH (červenec 1993). „Distribuce genových sekvencí uidA v izolátech Escherichia coli ve vodních zdrojích a srovnání s expresí aktivity beta-glukuronidázy v médiu 4-methylumbelliferyl-beta-D-glukuronid“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 59 (7): 2271–6. doi:10.1128 / AEM.59.7.2271-2276.1993. PMC 182268. PMID 8357258.
- ^ Islam MR, Grubb JH, Sly WS (říjen 1993). "C-terminální zpracování lidské beta-glukuronidázy. Propeptid je nezbytný pro plnou expresi katalytické aktivity, intracelulární retence a správné fosforylace." The Journal of Biological Chemistry. 268 (30): 22627–33. PMID 8226771.
- ^ Shipley JM, Grubb JH, Sly WS (červen 1993). „Role glykosylace a fosforylace při expresi aktivní lidské beta-glukuronidázy“. The Journal of Biological Chemistry. 268 (16): 12193–8. PMID 8505339.
- ^ A b C Kim HW, Mino K, Ishikawa K (prosinec 2008). "Krystalizace a předběžná rentgenová analýza endoglukanázy z Pyrococcus horikoshii". Acta Crystallographica. Sekce F, Strukturní biologie a krystalizační komunikace. 64 (Pt 12): 1169–71. doi:10.1107 / S1744309108036919. PMC 2593689. PMID 19052378.
- ^ Henrissat B, Bairoch A (srpen 1993). „Nové rodiny v klasifikaci glykosylových hydroláz na základě podobností aminokyselinových sekvencí“. The Biochemical Journal. 293 (Pt 3) (3): 781–8. doi:10.1042 / bj2930781. PMC 1134435. PMID 8352747.
- ^ Henrissat B (prosinec 1991). "Klasifikace glykosylhydroláz na základě podobností aminokyselinových sekvencí". The Biochemical Journal. 280 (Pt 2) (2): 309–16. doi:10.1042 / bj2800309. PMC 1130547. PMID 1747104.
- ^ A b Islam MR, Tomatsu S, Shah GN, Grubb JH, Jain S, Sly WS (srpen 1999). "Zbytky aktivního místa lidské beta-glukuronidázy. Důkazy pro Glu (540) jako nukleofil a Glu (451) jako acidobazický zbytek". The Journal of Biological Chemistry. 274 (33): 23451–5. doi:10.1074 / jbc.274.33.23451. PMID 10438523.
- ^ A b Wong AW, He S, Grubb JH, Sly WS, Withers SG (prosinec 1998). „Identifikace Glu-540 jako katalytického nukleofilu lidské beta-glukuronidázy pomocí elektrosprejové hmotnostní spektrometrie“. The Journal of Biological Chemistry. 273 (51): 34057–62. doi:10.1074 / jbc.273.51.34057. PMID 9852062.
- ^ A b „EzCatDB: T00066“. EzCatDB: Databáze katalytických mechanismů. Archivovány od originál dne 17.06.2009. Citováno 2008-12-12.
- ^ A b Henrissat B, Callebaut I, Fabrega S, Lehn P, Mornon JP, Davies G (červenec 1995). „Zachovalý katalytický aparát a předpověď společného záhybu pro několik rodin glykosylových hydroláz“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 92 (15): 7090–4. Bibcode:1995PNAS ... 92.7090H. doi:10.1073 / pnas.92.15.7090. PMC 41477. PMID 7624375.
- ^ A b Fyfe JC, Kurzhals RL, Lassaline ME, Henthorn PS, Alur PR, Wang P, Wolfe JH, Giger U, Haskins ME, Patterson DF, Sun H, Jain S, Yuhki N (červen 1999). „Molekulární podstata nedostatku kočičí beta-glukuronidázy: zvířecí model mukopolysacharidózy VII“. Genomika. 58 (2): 121–8. doi:10.1006 / geno.1999.5825. PMID 10366443.
- ^ Birkenmeier EH, Davisson MT Beamer WG, Ganschow RE, Vogler CA, Gwynn B, Lyford KA, Maltais LM, Wawrzyniak CJ (duben 1989). „Myší mukopolysacharidóza typu VII. Charakterizace myši s nedostatkem beta-glukuronidázy“. The Journal of Clinical Investigation. 83 (4): 1258–66. doi:10.1172 / JCI114010. PMC 303816. PMID 2495302.
- ^ Haskins ME, Desnick RJ, DiFerrante N, Jezyk PF, Patterson DF (říjen 1984). "Nedostatek beta-glukuronidázy u psa: model lidské mukopolysacharidózy VII". Pediatrický výzkum. 18 (10): 980–4. doi:10.1203/00006450-198410000-00014. PMID 6436780.
- ^ Marathe SV, McEwen JE (únor 1995). "Vektory s reportérovým genem gus pro identifikaci a kvantifikaci promotorových oblastí v Saccharomyces cerevisiae". Gen. 154 (1): 105–7. doi:10.1016 / 0378-1119 (94) 00845-J. PMID 7867935.
- ^ Pettersen EF, Goddard TD, Huang CC, Couch GS, Greenblatt DM, Meng EC, Ferrin TE (říjen 2004). „UCSF Chimera - vizualizační systém pro průzkumný výzkum a analýzu“ (PDF). Journal of Computational Chemistry. 25 (13): 1605–12. doi:10.1002 / jcc.20084. PMID 15264254. S2CID 8747218.
Další čtení
- George J (červen 2008). „Zvýšená sérová beta-glukuronidáza odráží křehkost lysozomů jater po toxickém poškození jater u potkanů.“ Biochemie a buněčná biologie. 86 (3): 235–43. doi:10.1139 / O08-038. PMID 18523484.
- Bell CE, Sly WS, Brot FE (leden 1977). „Mukopolysacharidóza s nedostatkem lidské beta-glukuronidázy: identifikace zkříženě reaktivního antigenu v kultivovaných fibroblastech deficitních pacientů pomocí enzymového imunotestu“. The Journal of Clinical Investigation. 59 (1): 97–105. doi:10,1172 / JCI108627. PMC 333336. PMID 401508.
- Tanaka J, Gasa S, Sakurada K, Miyazaki T, Kasai M, Makita A (leden 1992). "Charakterizace podjednotek a cukrové složky lidské placentární a leukemické beta-glukuronidázy". Biologická chemie Hoppe-Seyler. 373 (1): 57–62. doi:10.1515 / bchm3.1992.373.1.57. PMID 1311180.
- Wolfe JH, Sands MS, Barker JE, Gwynn B, Rowe LB, Vogler CA, Birkenmeier EH (1993). „Zvrat patologie u myší mukopolysacharidózy typu VII přenosem genů somatických buněk“. Příroda. 360 (6406): 749–53. doi:10.1038 / 360749a0. PMID 1465145. S2CID 4337590.
- Tomatsu S, Fukuda S, Sukegawa K, Ikedo Y, Yamada S, Yamada Y, Sasaki T, Okamoto H, Kuwahara T, Yamaguchi S (leden 1991). "Mucopolysacharidóza typu VII: charakterizace mutací a molekulární heterogenity". American Journal of Human Genetics. 48 (1): 89–96. PMC 1682743. PMID 1702266.
- Shipley JM, Miller RD, Wu BM, Grubb JH, Christensen SG, Kyle JW, Sly WS (srpen 1991). „Analýza 5 'ohraničující oblasti lidského genu pro beta-glukuronidázu“. Genomika. 10 (4): 1009–18. doi:10.1016 / 0888-7543 (91) 90192-H. PMID 1916806.
- Ono M, Taniguchi N, Makita A, Fujita M, Sekiya C, Namiki M (duben 1988). „Fosforylace beta-glukuronidáz z normálních lidských jater a hepatomů pomocí proteinkinázy závislé na cAMP“. The Journal of Biological Chemistry. 263 (12): 5884–9. PMID 2833520.
- Guise KS, Korneluk RG, Waye J, Lamhonwah AM, Quan F, Palmer R, Ganschow RE, Sly WS, Gravel RA (1985). „Izolace a exprese cDNA klonu kódujícího lidskou beta-glukuronidázu v Escherichia coli“. Gen. 34 (1): 105–10. doi:10.1016/0378-1119(85)90300-2. PMID 3924735.
- Ho YC, Ho LH, Ho KJ (1985). „Lidská jaterní beta-glukuronidáza: kinetická studie enzymu“. Enzym. 33 (1): 9–17. doi:10.1159/000469398. PMID 3987656.
- Shipley JM, Klinkenberg M, Wu BM, Bachinsky DR, Grubb JH, Sly WS (březen 1993). „Mutační analýza pacienta s mukopolysacharidózou typu VII a identifikace pseudogenů“. American Journal of Human Genetics. 52 (3): 517–26. PMC 1682147. PMID 7680524.
- Vervoort R, Lissens W, Liebaers I (1994). „Molekulární analýza pacienta s hydropsem fetalis způsobeným nedostatkem beta-glukuronidázy a důkazy o dalších pseudogenech“. Lidská mutace. 2 (6): 443–5. doi:10,1002 / humu.1380020604. PMID 8111412. S2CID 46432543.
- Wu BM, Sly WS (1994). „Mutační studie u pacienta s hydrops fetalis formou mukopolysacharidózy typu VII“. Lidská mutace. 2 (6): 446–57. doi:10,1002 / humu.1380020605. PMID 8111413. S2CID 21484555.
- Maruyama K, Sugano S (leden 1994). „Oligo-capping: jednoduchá metoda k nahrazení struktury cap eukaryotických mRNA oligoribonukleotidy“. Gen. 138 (1–2): 171–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID 8125298.
- Moullier P, Bohl D, Heard JM, Danos O (červen 1993). „Korekce ukládání lysozomů v játrech a slezině myší MPS VII implantací geneticky modifikovaných kožních fibroblastů“. Genetika přírody. 4 (2): 154–9. doi:10.1038 / ng0693-154. PMID 8348154. S2CID 26122567.
- Shipley JM, Grubb JH, Sly WS (červen 1993). „Role glykosylace a fosforylace při expresi aktivní lidské beta-glukuronidázy“. The Journal of Biological Chemistry. 268 (16): 12193–8. PMID 8505339.
- Nishimura Y, Kato K, Himeno M (červenec 1995). „Biochemická charakterizace jaterních mikrozomálních, Golgiho, lysozomálních a sérových beta-glukuronidáz u potkanů ošetřených dibutylfosfátem“. Journal of Biochemistry. 118 (1): 56–66. doi:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a124892. PMID 8537326.
- Jain S, Drendel WB, Chen ZW, Mathews FS, Sly WS, Grubb JH (duben 1996). „Struktura lidské beta-glukuronidázy odhaluje kandidátské lysozomální cílení a motivy aktivního místa“. Přírodní strukturní biologie. 3 (4): 375–81. doi:10.1038 / nsb0496-375. PMID 8599764. S2CID 28862883.
- Vervoort R, Islam MR, Sly WS, Zabot MT, Kleijer WJ, Chabas A, Fensom A, Young EP, Liebaers I, Lissens W (březen 1996). „Molekulární analýza pacientů s nedostatkem beta-glukuronidázy projevujících se jako hydrops fetalis nebo jako časná mukopolysacharidóza VII“. American Journal of Human Genetics. 58 (3): 457–71. PMC 1914559. PMID 8644704.
- Bonaldo MF, Lennon G, Soares MB (září 1996). „Normalizace a odčítání: dva přístupy k usnadnění objevování genů“. Výzkum genomu. 6 (9): 791–806. doi:10,1101 / gr. 6.9.791. PMID 8889548.
- Dentino AR, Raj PA, De Nardin E (leden 1997). „Jemné rozdíly mezi lidskými a králičími receptory neutrofilů, které se projevují sekreční aktivitou omezených formyl peptidů“. Archivy biochemie a biofyziky. 337 (2): 267–74. doi:10.1006 / abbi.1996.9791. PMID 9016822.
externí odkazy
- Glukuronidáza v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- Aktualizovaný výzkum reportér glukuronidázy a další reportéři z Reportergene
- Databáze výzkumu katalytických mechanismů a další informace o beta-glukuronidáze