Glukocerebrosidáza - Glucocerebrosidase

GBA
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyGBAGBA1, GCB, GLUC, glukosylceramidáza beta, glukocerebrosidáza
Externí IDOMIM: 606463 MGI: 95665 HomoloGene: 68040 Genové karty: GBA
Umístění genu (člověk)
Chromozom 1 (lidský)
Chr.Chromozom 1 (lidský)[1]
Chromozom 1 (lidský)
Genomické umístění pro GBA
Genomické umístění pro GBA
Kapela1q22Start155,234,452 bp[1]
Konec155,244,699 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE GBA 209093 s na fs.png

PBB GE GBA 210589 s na fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

2629

14466

Ensembl

ENSG00000262446
ENSG00000177628

ENSMUSG00000028048

UniProt

P04062

P17439

RefSeq (mRNA)

NM_001077411
NM_008094

RefSeq (protein)

NP_000148
NP_001005741
NP_001005742
NP_001165282
NP_001165283

NP_001070879
NP_032120

Místo (UCSC)Chr 1: 155,23 - 155,24 MbChr 3: 89,2 - 89,21 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

β-glukocerebrosidáza (také zvaný kyselá β-glukosidáza, D-glukosyl-N-acylsfingosin glukohydrolázanebo GCase) je enzym s glukosylceramidáza aktivita (ES 3.2.1.45 ), které je potřeba k štěpení, tím hydrolýza, beta-glukosidová vazba chemické látky glukocerebrosid, meziprodukt v glykolipid metabolismus, který je hojný v buněčných membránách (zejména v kožních buňkách).[5] Je lokalizován v lysozom, kde zůstává spojena s lysozomální membránou.[6] β-Glukocerebrosidáza má délku 497 aminokyselin a molekulovou hmotnost 59 700 Daltoni.

Struktura

β-Glukocerebrosidáza je členem skupiny rodina glykosid hydrolázy 30 a skládá se ze tří odlišných domén (I-III).[7]

  • Trojrozměrné vykreslování glukocerebrosidázy PyMol se zvýrazněnými třemi doménami.

  • Trojrozměrné PyMol vykreslení glukocerebrosidázy se zvýrazněnými katalytickými zbytky.

Doména I (zbytky 1–27 a 383–414) tvoří třívláknový antiparalelní β-list. Tato doména obsahuje dva disulfidové můstky, které jsou nezbytné pro správné skládání, a také glykosylovaný zbytek (Asn19), který je vyžadován pro katalytickou aktivitu in vivo. Doména II (zbytky 30–75 a 431–497) se skládá ze dvou β-listů, které připomínají složení imunoglobulinu. Doména III (zbytky 76–381 a 416–430) je homologní s a Hlaveň TIM a je mezi nimi vysoce konzervovaná doména glykosidové hydrolázy.[8] Doména III ukrývá aktivní místo, které váže substrát glukocerebrosid v těsné blízkosti katalytických zbytků E340 a E235. Domény I a III jsou úzce spojeny, zatímco domény II a III jsou spojeny neuspořádaným linkerem.[7]

Mechanismus

Krystalové struktury naznačují, že β-glukocerebrosidáza se váže na glukóza skupina a sousední O-glykosydická vazba z glukocerebrosid. Dva alifatické řetězce glukocerebrosidu mohou zůstat spojeny s lysozomální dvojvrstvou nebo interagovat s aktivujícím proteinem Saposin C.[7]

V souladu s jinými glykosidovými hydrolázami, mechanismem glukocerebrosidu hydrolýza β-glukocerebrosidázou zahrnuje acidobazická katalýza dvěma kyselina glutamová zbytky (E340 a E235) a předchází dvoustupňovému mechanismu. V prvním kroku provede E340 a nukleofilní útok na uhlíku O-glykosidové vazby vytěsnit sfingosin skupina, která je současně protonována E235, když se uvolňuje z aktivního místa. Ve druhém kroku se glukóza hydrolyzuje ze zbytku E340 za účelem regenerace aktivního enzymu.[7][9]

Vlastnosti

β-Glukocerebrosidáza je maximálně aktivní při pH 5,5, což je pH lysozomálního kompartmentu.[10] V lysozomu zůstává GCase spojená s membránou, kde se váže a degraduje svůj substrát glukocerebrosid (GluCer). GCase vyžaduje aktivační protein Saposin C a záporně nabité lipidy pro maximální katalytickou aktivitu.[11][12] Úloha saposinu C není známa; je však prokázáno, že se váže jak na lysozomální membránu, tak na lipidové části GluCer, a proto může přijímat GluCer do aktivního místa enzymu.[13][14]

β-Glukocerebrosidáza je specificky a nevratně potlačeno analogem glukózy Conduritol B epoxid. Epoxid Conduritol B se váže na aktivní místo GCase, kde jej štěpí enzym epoxid prsten, tvořící trvalou kovalentní vazba mezi enzymem a inhibitorem.[15]

Zpočátku byla GCase považována za jeden z mála lysozomálních enzymů, které se neřídí manoso-6-fosfátová cesta za obchodování s lidmi lysozom.[16] Studie v I-buněčná choroba fibroblasty (ve kterém fosfotransferáza to dává Manóza 6-fosfát na proteiny, aby je cílil na lysozom, je defektní) ukázalo cílení GCasy na lysozom nezávisle na dráze M6P.[17] Lysozomální transportér a integrální membránový protein LIMP-2 Bylo prokázáno, že (Lysosomal Integral Membrane Protein 2) váže GCase a usnadňuje transport do lysosomu, což ukazuje mechanismus pro lysozomální přenos nezávislý na M6P. Tento závěr byl zpochybněn, když krystalická struktura GCase v komplexu s LIMP-2 ukázal Manóza 6-fosfát skupina na LIMP-2, což naznačuje, že komplex může také následovat tradiční manoso-6-fosfátová cesta.[18]

Klinický význam

Mutace v glukocerebrosidáze gen způsobit Gaucherova nemoc, a lysozomální střádavá nemoc charakterizovaná akumulací glukocerebrosidů v makrofágech, které infiltrují mnoho životně důležitých orgánů.[19][20]

S mutacemi v genu pro glukocerebrosidázu jsou také spojeny Parkinsonova choroba.[21]

Související pseudogen je přibližně 12 kb po směru od tohoto genu chromozom 1. Alternativní sestřih vede k více variantám transkriptu kódujících stejný protein.[22]

Drogy

Algluceráza (Ceredase) byla verze glukocerebrosidázy, která byla sklizena z člověka placentární tkáň a poté upraveny enzymy.[23] To bylo schváleno FDA v roce 1991[24] a byl stažen z trhu[25][26] kvůli schválení podobných léků vyrobených s rekombinantní DNA technologie místo toho, aby byla sklizena z tkáně Vyrobené léky rekombinantně nepředstavují žádné riziko přenosu chorob z tkáně použité při sklizni a jejich výroba je levnější.[23]

Rekombinantní glukocerebrosidázy používané jako léky zahrnují:[27]

Viz také

  • Úzce příbuzné enzymy

Reference

  1. ^ A b C ENSG00000177628 GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000262446, ENSG00000177628 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000028048 - 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. ^ Vielhaber G, Pfeiffer S, Brade L, Lindner B, Goldmann T, Vollmer E a kol. (Listopad 2001). "Lokalizace ceramidu a glukosylceramidu v lidské pokožce pomocí imunogoldové elektronové mikroskopie". The Journal of Investigative Dermatology. 117 (5): 1126–36. doi:10.1046 / j.0022-202x.2001.01527.x. PMID  11710923.
  6. ^ Rijnboutt S, Aerts HM, Geuze HJ, Tager JM, Strous GJ (březen 1991). „Mannose 6-fosfát-nezávislá membránová asociace katepsinu D, glukocerebrosidázy a proteinu aktivujícího sfingolipidy v buňkách HepG2“. The Journal of Biological Chemistry. 266 (8): 4862–8. PMID  1848227.
  7. ^ A b C d Lieberman RL (2011). „Prohlídka strukturní biologie Gaucherovy choroby: Acid-β-glukosidáza a saposin C“. Enzymový výzkum. 2011: 973231. doi:10.4061/2011/973231. PMC  3226326. PMID  22145077.
  8. ^ Rigden DJ, Jedrzejas MJ, de Mello LV (červen 2003). "Identifikace a analýza katalytických TIM sudových domén v sedmi dalších glykosidhydrolázových rodinách". FEBS Dopisy. 544 (1–3): 103–11. doi:10.1016 / S0014-5793 (03) 00481-2. PMID  12782298.
  9. ^ Vocadlo DJ, Davies GJ, Laine R, Withers SG (srpen 2001). „Katalýza lysozymem vaječných bílků slepice probíhá prostřednictvím kovalentního meziproduktu“ (PDF). Příroda. 412 (6849): 835–8. Bibcode:2001 Natur.412..835V. doi:10.1038/35090602. PMID  11518970.
  10. ^ Sinclair G, Pfeifer TA, Grigliatti TA, Choy FY (duben 2006). "Sekrece lidské glukocerebrosidázy ze stabilních transformovaných hmyzích buněk pomocí nativních signálních sekvencí". Biochemie a buněčná biologie. 84 (2): 148–56. doi:10.1139 / o05-165. PMID  16609695.
  11. ^ Aerts JM, Sa Miranda MC, Brouwer-Kelder EM, Van Weely S, Barranger JA, Tager JM (říjen 1990). „Podmínky ovlivňující aktivitu glukocerebrosidázy purifikované ze slezin kontrolních subjektů a pacientů s Gaucherovou chorobou typu 1“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - proteinová struktura a molekulární enzymologie. 1041 (1): 55–63. doi:10.1016 / 0167-4838 (90) 90122-V. PMID  2223847.
  12. ^ Weiler S, Kishimoto Y, O'Brien JS, Barranger JA, Tomich JM (duben 1995). „Identifikace vazebných a aktivačních míst proteinu sfingolipidového aktivátoru, saposinu C, s glukocerebrosidázou“. Věda o bílkovinách. 4 (4): 756–64. doi:10.1002 / pro.5560040415. PMC  2143096. PMID  7613473.
  13. ^ Alattia JR, Shaw JE, Yip CM, Privé GG (říjen 2006). "Přímá vizualizace remodelace saposinu lipidových dvojvrstev". Journal of Molecular Biology. 362 (5): 943–53. doi:10.1016 / j.jmb.2006.08.009. PMID  16949605.
  14. ^ Tamargo RJ, Velayati A, Goldin E, Sidransky E (červenec 2012). „Role saposinu C při Gaucherově chorobě“. Molekulární genetika a metabolismus. 106 (3): 257–63. doi:10.1016 / j.ymgme.2012.04.024. PMC  3534739. PMID  22652185.
  15. ^ Ogawa S, Uetsuki S, Tezuka Y, Morikawa T, Takahashi A, Sato K (červen 1999). „Syntéza a hodnocení inhibiční aktivity anhydrodeoxyinositolů z (+) - epi- a (-) - vibo-kvercitolů na glukocerebrosidázu“. Dopisy o bioorganické a léčivé chemii. 9 (11): 1493–8. doi:10.1016 / S0960-894X (99) 00223-1. PMID  10386923.
  16. ^ Reczek D, Schwake M, Schröder J, Hughes H, Blanz J, Jin X a kol. (Listopad 2007). „LIMP-2 je receptor pro cílení beta-glukocerebrosidázy nezávislé na lysozomální manoso-6-fosfátu“. Buňka. 131 (4): 770–83. doi:10.1016 / j.cell.2007.10.018. PMID  18022370.
  17. ^ Glickman JN, Kornfeld S (říjen 1993). "Cílení na lysozomální enzymy nezávislé na manosu 6-fosfátu v B lymfoblastech s onemocněním I-buněk". The Journal of Cell Biology. 123 (1): 99–108. doi:10.1083 / jcb.123.1.99. PMC  2119824. PMID  8408210.
  18. ^ Zhao Y, Ren J, Padilla-Parra S, Fry EE, Stuart DI (červenec 2014). „Třídění lysosomů β-glukocerebrosidázy pomocí LIMP-2 je zaměřeno na manózo-6-fosfátový receptor“. Příroda komunikace. 5: 4321. Bibcode:2014NatCo ... 5.4321Z. doi:10.1038 / ncomms5321. PMC  4104448. PMID  25027712.
  19. ^ Mucci JM, Rozenfeld P (2015). „Patogeneze kostních změn u Gaucherovy choroby: role imunitního systému“. Journal of Immunology Research. 2015: 192761. doi:10.1155/2015/192761. PMC  4433682. PMID  26064996.
  20. ^ Stirnemann J, Belmatoug N, Camou F, Serratrice C, Froissart R, Caillaud C a kol. (Únor 2017). „Přehled patofyziologie Gaucherovy choroby, klinická prezentace a léčba“. International Journal of Molecular Sciences. 18 (2): 441. doi:10,3390 / ijms18020441. PMC  5343975. PMID  28218669.
  21. ^ Kalia LV, Lang AE (srpen 2015). "Parkinsonova choroba". Lanceta. 386 (9996): 896–912. doi:10.1016 / S0140-6736 (14) 61393-3. PMID  25904081.
  22. ^ „Entrez Gene: GBA glukosidáza, beta; kyselina (zahrnuje glukosylceramidázu)“.
  23. ^ A b C d Deegan PB, Cox TM (2012). „Imigluceráza v léčbě Gaucherovy choroby: historie a perspektiva“. Návrh, vývoj a terapie léčiv. 6: 81–106. doi:10.2147 / DDDT.S14395. PMC  3340106. PMID  22563238.
  24. ^ „Regulatory Matters“ (PDF). WHO Informace o drogách. 5 (3): 123–4. 1991.
  25. ^ „Enzymová substituční terapie pro poruchy lyzozomálního skladování“. Bulletin klinické politiky: 0442. Aetna. 8. srpna 2014.
  26. ^ „Seznam FDA na předpis a volně prodejné léky“ (PDF). Doplnění / odstranění seznamu produktů na předpis. US Food and Drug Administration. Březen 2012.
  27. ^ Grabowski GA (2012). „Gaucherova choroba a další poruchy skladování“. Hematologie. Americká společnost pro hematologii. Vzdělávací program. 2012: 13–8. doi:10.1182 / asheducation.v2012.1.13.3797921. PMID  23233555.
  28. ^ Yukhananov A (1. května 2012). „Americká FDA schválila lék Pfizer / Protalix pro Gauchera“. Chicago Tribune. Reuters. Citováno 2. května 2012.[trvalý mrtvý odkaz ]

Další čtení

externí odkazy