Duální oxidáza 1 - Dual oxidase 1
Duální oxidáza 1, také známý jako DUOX1 nebo ThOX1 (pro Štítná žláza oxidáza ), je enzym který je u lidí kódován DUOX1 gen.[5] DUOX1 byl poprvé identifikován v savčí štítné žláze.[6] U lidí se nacházejí dvě izoformy; hDUOX1 a hDUOX2. Lokalizace lidského proteinu DUOX není výlučná pro tkáň štítné žlázy; hDUOX1 je prominentní v epitelových buňkách dýchacích cest a hDUOX2 ve slinných žlázách a gastrointestinálním traktu.[7][8]
Funkce
Vyšetřování reaktivních forem kyslíku (ROS ) v biologických systémech se donedávna zaměřovaly na charakterizaci fagocytující buněčné procesy. Nyní je dobře přijímáno, že produkce těchto druhů se neomezuje pouze na fagocytické buňky a může se vyskytovat v eukaryotických, nefagocytárních buněčných typech prostřednictvím NADPH oxidáza (NOX) nebo duální oxidáza (DUOX).[9][10] Tato nová rodina proteinů, nazývaná rodina NOX / DUOX nebo rodina NOX NADPH oxidáz, se skládá z homologů s katalytickou částí fagocytické NADPH-oxidázy, gp91.phox. Členové rodiny NOX / DUOX se vyskytovali u eukaryotických druhů, včetně bezobratlých, hmyzu, hlístic, hub, améb, řas a rostlin (u prokaryot se nenacházejí). Tyto enzymy jasně prokazují regulovanou produkci ROS jako svou jedinou funkci. Genetické analýzy zahrnovaly ROS pocházející z NOX / DUOX do biologických rolí a patologických stavů včetně hypertenze (NOX1),[11] vrozená imunita (NOX2 / DUOX),[12] otoconia tvorba ve vnitřním uchu (NOX3),[13] a biosyntéza hormonů štítné žlázy (DUOX1 / 2).[14] Rodina má v současné době sedm členů včetně NOX1, NOX2 (dříve známé jako gp91phox), NOX3, NOX4, NOX5, DUOX1 (tento enzym) a DUOX2.
Aktuální model pro generování ROS do C. elegans DUOX1 (CeDUOX1) navrhuje, že superoxid je generován redukcí kyslíku dvěma elektrony extrahovanými z oxidace NADPH na C-koncové doméně NADPH oxidázy. Tento nestabilní superoxid, generovaný na extracelulárním povrchu, se může rychle přeměnit na peroxid vodíku a může být využit N-koncovou peroxidázovou doménou k usnadnění síťování tyrosinu. Tento model aktivity CeDUOX1 byl nedávno podpořen studií dvou bodových mutací lokalizovaných v peroxidázové doméně CeDUOX1; G246D a D392N.[15][16] Obě mutace vedou k puchýřkovitému fenotypu kutikuly, který je výsledkem ztráty aktivity zesíťování tyrosinu. Ani jeden mutant neprokazuje významné snížení produkce ROS. Tyto výsledky naznačují, že tato oblast podobná peroxidáze je přímo zapojena do síťování enzymatickým tyrosinem, ale není zodpovědná za produkci ROS.
Struktura
Duální oxidázy se vyznačují definicí N-terminál, extracelulární doména vykazující značnou sekvenční identitu se savcem peroxidázy, segment transmembrány (TM) připojený k EF ruka cytosolická oblast vázající vápník a homologní struktura NOX2 (šest TM vázaných na NADPH oxidázu). Topologické studie umisťují tuto peroxidázovou doménu na opačnou stranu membrány od NADPH oxidázové domény.
hDUOX1 a hDUOX2 jsou 83% homologní, velikost ~ 190 kDa (po rozsáhlé glykosylaci přispívající ~ 30 kDa ve hmotě) a vyžadují faktory zrání (DUOXA1 a DUOXA2) k dosažení heterologní exprese v aktivní formě plné délky. Zralé enzymy DUOX produkují H2Ó2; tuto aktivitu reguluje Ca2+ koncentrace prostřednictvím spuštěné disociace NOXA1 a případně dalších dosud neidentifikovaných interagujících proteinů.[17] Když bylo provedeno seřazení sekvencí proti jiným savčím peroxidázám, histidinové zbytky odpovědné za koordinaci hemu nebyly konzervovány.[18] Kvůli tomuto kritickému rozdílu obklopilo mnoho domén peroxidázové domény DUOX spekulace. Návrhy na funkčnost zahrnují: aktivitu superoxiddismutázy místo aktivity peroxidázy; nový mechanismus peroxidázy; protein-protein nebo Ca2+ vyvolaná konformační změna, která následně umožňuje vázání hemu na aktivitu peroxidázy; nebo jednoduše nečinnost jako zakrnělá doména.
Nedávno in vitro výzkumy schopnosti domény DUOX1 působit jako peroxidáza prokázaly, že buněčný lyzát z exprese peroxidázy v C. elegans a E-coli měl tyrosin síťovací aktivita. Dále in vitro studie lidského DUOX1 (hDUOX11-593) a C. elegans DUOX1 (CeDUOX11-589) byly umožněny expresí a purifikací pomocí bakulovirového systému. Vyhodnocení těchto proteinů prokázalo, že izolovaný hDUOX11-593 neváže se na hem a nemá žádnou vlastní aktivitu peroxidázy. Naproti tomu CeDUOX11-589 váže heme kovalentně a vykazuje mírnou aktivitu peroxidázy, ale neoxiduje bromidový iont. Překvapivě se zdá, že hem má dvě kovalentní vazby na C. elegans navzdory nepřítomnosti druhé konzervované karboxylové skupiny v aktivním místě.[19]
Pro tento gen byly popsány dvě alternativně sestříhané varianty transkriptu kódující stejný protein.[20]
Reference
- ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000137857 - Ensembl, Květen 2017
- ^ A b C GRCm38: Vydání Ensembl 89: ENSMUSG00000033268 - Ensembl, Květen 2017
- ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ De Deken X, Wang D, Many MC, Costagliola S, Libert F, Vassart G, Dumont JE, Miot F (červenec 2000). dvou lidských cDNA štítné žlázy kódujících nové členy rodiny NADPH oxidázy.pdf "Klonování dvou cDNA lidské štítné žlázy kódujících nové členy rodiny oxidázy NADPH" Šek
| url =
hodnota (Pomoc) (PDF). J. Biol. Chem. 275 (30): 23227–33. doi:10,1074 / jbc.M000916200. PMID 10806195. - ^ Harper RW, Xu C, Eiserich JP, Chen Y, Kao CY, Thai P, Setiadi H, Wu R (srpen 2005). „Diferenciální regulace duálních NADPH oxidáz / peroxidáz, Duox1 a Duox2, cytokiny Th1 a Th2 v epitelu dýchacích cest“. FEBS Lett. 579 (21): 4911–7. doi:10.1016 / j.febslet.2005.08.002. PMID 16111680.
- ^ Geiszt M, Witta J, Baffi J, Lekstrom K, Leto TL (srpen 2003). „Duální oxidázy představují nové zdroje peroxidu vodíku podporující obranu hostitele na povrchu sliznice“. FASEB J.. 17 (11): 1502–4. doi:10.1096 / fj.02-1104fje. PMID 12824283.
- ^ El Hassani RA, Benfares N, Caillou B, Talbot M, Sabourin JC, Belotte V, Morand S, Gnidehou S, Agnandji D, Ohayon R, Kaniewski J, Noël-Hudson MS, Bidart JM, Schlumberger M, Virion A, Dupuy C (Květen 2005). „Duální oxidáza2 je exprimována v celém zažívacím traktu“. Dopoledne. J. Physiol. Gastrointest. Játra Physiol. 288 (5): G933–42. CiteSeerX 10.1.1.334.1785. doi:10.1152 / ajpgi.00198.2004. PMID 15591162.
- ^ Cross AR, Jones OT (květen 1991). "Enzymatické mechanismy produkce superoxidu". Biochim. Biophys. Acta. 1057 (3): 281–98. doi:10.1016 / S0005-2728 (05) 80140-9. PMID 1851438.
- ^ Donkó A, Péterfi Z, Sum A, Leto T, Geiszt M (prosinec 2005). „Duální oxidázy“. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 360 (1464): 2301–8. doi:10.1098 / rstb.2005.1767. PMC 1569583. PMID 16321800.
- ^ Matsuno K, Yamada H, Iwata K, Jin D, Katsuyama M, Matsuki M, Takai S, Yamanishi K, Miyazaki M, Matsubara H, Yabe-Nishimura C (říjen 2005). „Nox1 se podílí na hypertenzi zprostředkované angiotensinem II: studie u myší s deficitem Nox1“. Oběh. 112 (17): 2677–85. doi:10.1161 / CIRCULATIONAHA.105.573709. PMID 16246966.
- ^ Ha EM, Oh CT, Bae YS, Lee WJ (listopad 2005). "Přímá role duální oxidázy v imunitě střeva Drosophila". Věda. 310 (5749): 847–50. Bibcode:2005Sci ... 310..847H. doi:10.1126 / science.1117311. PMID 16272120.
- ^ Kiss PJ, Knisz J, Zhang Y, Baltrusaitis J, Sigmund CD, Thalmann R, Smith RJ, Verpy E, Bánfi B (leden 2006). „Inaktivace organizátoru 1 NADPH oxidázy vede k závažné nerovnováze“. Curr. Biol. 16 (2): 208–13. doi:10.1016 / j.cub.2005.12.025. PMID 16431374.
- ^ Moreno JC, Bikker H, Kempers MJ, van Trotsenburg AS, Baas F, de Vijlder JJ, Vulsma T, Ris-Stalpers C (červenec 2002). „Inaktivující mutace v genu pro oxidázu štítné žlázy 2 (THOX2) a vrozenou hypotyreózu“. N. Engl. J. Med. 347 (2): 95–102. doi:10.1056 / NEJMoa012752. PMID 12110737.
- ^ Chávez V, Mohri-Shiomi A, Garsin DA (listopad 2009). „Ce-Duox1 / BLI-3 generuje reaktivní formy kyslíku jako ochranný vrozený imunitní mechanismus u Caenorhabditis elegans“. Infikovat. Immun. 77 (11): 4983–9. doi:10.1128 / IAI.00627-09. PMC 2772517. PMID 19687201.
- ^ Meitzler JL, Brandman, R, Ortiz de Montellano, Perturbed heme binding is responsible for the blistering phenotype associated with mutations in the Caenorhabditis elegans dual oxidase 1 (DUOX1) peroxidase domain J. Biol. Chem. 2010, 285, 40991-41000.
- ^ Pacquelet S, Lehmann M, Luxen S, Regazzoni K, Frausto M, Noack D, Knaus UG (září 2008). „Inhibiční účinek NoxA1 na aktivitu duální oxidázy v buňkách dýchacích cest“. J. Biol. Chem. 283 (36): 24649–58. doi:10,1074 / jbc.M709108200. PMC 2529001. PMID 18606821.
- ^ Edens WA, Sharling L, Cheng G, Shapira R, Kinkade JM, Lee T, Edens HA, Tang X, Sullards C, Flaherty DB, Benian GM, Lambeth JD (srpen 2001). „Tyrosinové zesíťování extracelulární matrice je katalyzováno Duoxem, multidoménovou oxidázou / peroxidázou s homologií k fagocytové oxidázové podjednotce gp91phox“. J. Cell Biol. 154 (4): 879–91. doi:10.1083 / jcb.200103132. PMC 2196470. PMID 11514595.
- ^ Meitzler JL, Ortiz de Montellano PR (červenec 2009). „Domény„ peroxidázy “„ Caenorhabditis elegans a lidská duální oxidáza 1 (DUOX1): poznatky o vazbě hemu a katalytické aktivitě “. J. Biol. Chem. 284 (28): 18634–43. doi:10.1074 / jbc.M109.013581. PMC 2707201. PMID 19460756.
- ^ „Entrez Gene: DUOX1 dual oxidase 1“.
Další čtení
- Lambeth JD (2002). "Nox / Duox rodina nikotinamidadenin dinukleotid (fosfát) oxidáz". Curr. Opin. Hematol. 9 (1): 11–7. doi:10.1097/00062752-200201000-00003. PMID 11753072.
- Dupuy C, Ohayon R, Valent A, Noël-Hudson MS, Dème D, Virion A (2000). „Čištění nového flavoproteinu zapojeného do štítné žlázy NADPH oxidázy. Klonování prasat a lidských cdn“. J. Biol. Chem. 274 (52): 37265–9. doi:10.1074 / jbc.274.52.37265. PMID 10601291.
- De Deken X, Wang D, Many MC, Costagliola S, Libert F, Vassart G, Dumont JE, Miot F (2000). dvou lidských cDNA štítné žlázy kódujících nové členy rodiny NADPH oxidázy.pdf "Klonování dvou cDNA lidské štítné žlázy kódujících nové členy rodiny oxidázy NADPH" Šek
| url =
hodnota (Pomoc) (PDF). J. Biol. Chem. 275 (30): 23227–33. doi:10,1074 / jbc.M000916200. PMID 10806195. - Caillou B, Dupuy C, Lacroix L, Nocera M, Talbot M, Ohayon R, Dème D, Bidart JM, Schlumberger M, Virion A (2001). "Exprese redukovaných genů a proteinů nikotinamidadenin dinukleotid fosfát oxidázy (ThoX, LNOX, Duox) v lidských tkáních štítné žlázy". J. Clin. Endokrinol. Metab. 86 (7): 3351–8. doi:10.1210 / jc.86.7.3351. PMID 11443211.
- De Deken X, Wang D, Dumont JE, Miot F (2002). proteinů ThOX jako složek systému generujícího štítnou žlázu H2O2.pdf "Charakterizace proteinů ThOX jako složek systému generujícího H (2) O (2) štítnou žlázu" Šek
| url =
hodnota (Pomoc) (PDF). Exp. Cell Res. 273 (2): 187–96. doi:10.1006 / excr.2001.5444. PMID 11822874. - Kalinina N, Agrotis A, Tararak E, Antropova Y, Kanellakis P, Ilyinskaya O, Quinn MT, Smirnov V, Bobik A (2002). „Cytochrom b558-dependentní NAD (P) H oxidáza-phox jednotky v hladkém svalstvu a makrofágech aterosklerotických lézí“. Arterioskler. Tromb. Vasc. Biol. 22 (12): 2037–43. doi:10.1161 / 01.ATV.0000040222.02255.0F. PMID 12482831.
- Geiszt M, Witta J, Baffi J, Lekstrom K, Leto TL (2003). „Duální oxidázy představují nové zdroje peroxidu vodíku podporující obranu hostitele na povrchu sliznice“. FASEB J.. 17 (11): 1502–4. doi:10.1096 / fj.02-1104fje. PMID 12824283.
- Pachucki J, Wang D, Christophe D, Miot F (2004). "Strukturální a funkční charakterizace dvou lidských genů ThOX / Duox a jejich 5'-ohraničujících oblastí". Mol. Buňka. Endokrinol. 214 (1–2): 53–62. doi:10.1016 / j.mce.2003.11.026. PMID 15062544.
- Schwarzer C, Machen TE, Illek B, Fischer H (2004). „Produkce kyseliny závislé na NADPH oxidáze v epiteliálních buňkách dýchacích cest“. J. Biol. Chem. 279 (35): 36454–61. doi:10,1074 / jbc.M404983200. PMID 15210697.
- Wang D, De Deken X, Milenkovic M, Song Y, Pirson I, Dumont JE, Miot F (2005). „Identifikace nového partnera duoxu: EFP1, protein související s thioredoxinem“. J. Biol. Chem. 280 (4): 3096–103. doi:10,1074 / jbc.M407709200. PMID 15561711.
- Shao MX, Nadel JA (2005). „Exprese mucinu MUC5AC závislá na duální oxidáze 1 v kultivovaných epitelových buňkách lidských dýchacích cest“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 102 (3): 767–72. Bibcode:2005PNAS..102..767S. doi:10.1073 / pnas.0408932102. PMC 545521. PMID 15640347.
- Forteza R, Salathe M, Miot F, Forteza R, Conner GE (2005). "Regulovaná produkce peroxidu vodíku společností Duox v epitelových buňkách lidských dýchacích cest". Dopoledne. J. Respir. Cell Mol. Biol. 32 (5): 462–9. doi:10.1165 / rcmb.2004-0302OC. PMID 15677770.
- Ameziane-El-Hassani R, Morand S, Boucher JL, Frapart YM, Apostolou D, Agnandji D, Gnidehou S, Ohayon R, Noël-Hudson MS, Francon J, Lalaoui K, Virion A, Dupuy C (2005). „Duální oxidáza-2 má vlastní aktivitu generující H2O2 závislou na Ca2 +“. J. Biol. Chem. 280 (34): 30046–54. doi:10,1074 / jbc.M500516200. PMID 15972824.
- Harper RW, Xu C, Eiserich JP, Chen Y, Kao CY, Thai P, Setiadi H, Wu R (2005). „Diferenciální regulace duálních NADPH oxidáz / peroxidáz, Duox1 a Duox2, cytokiny Th1 a Th2 v epitelu dýchacích cest“. FEBS Lett. 579 (21): 4911–7. doi:10.1016 / j.febslet.2005.08.002. PMID 16111680.