METAP2 - METAP2

METAP2
Protein METAP2 PDB 1b59.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyMETAP2, MAP2, MNPEP, p67, p67eIF2, methionylaminopeptidáza 2
Externí IDOMIM: 601870 MGI: 1929701 HomoloGene: 4981 Genové karty: METAP2
Umístění genu (člověk)
Chromozom 12 (lidský)
Chr.Chromozom 12 (lidský)[1]
Chromozom 12 (lidský)
Genomic location for METAP2
Genomic location for METAP2
Kapela12q22Start95,473,520 bp[1]
Konec95,515,839 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE METAP2 213899 at fs.png

PBB GE METAP2 209861 s at fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

10988

56307

Ensembl

ENSG00000111142

ENSMUSG00000036112

UniProt

P50579

O08663

RefSeq (mRNA)

NM_006838
NM_001317182
NM_001317183
NM_001330246

NM_019648

RefSeq (protein)

NP_001304111
NP_001304112
NP_001317175
NP_006829

NP_062622

Místo (UCSC)Chr 12: 95,47 - 95,52 MbChr 10: 93,86 - 93,9 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

Methioninaminopeptidáza 2 je enzym že u lidí je kódován METAP2 gen.[5][6]

Methioninaminopeptidáza 2, člen rodiny dimetallohydrolázy, je a cytosolický metaloenzym, který katalyzuje hydrolytické odstranění N-konce methionin zbytky z rodícího se bílkoviny.[7][8][9]

  • peptid-methionin peptid + methionin

MetAP2 se vyskytuje ve všech organismech a je obzvláště důležitý kvůli své kritické roli při opravě tkáně a degradaci proteinů.[7] Kromě toho je obzvláště zajímavý MetAP2, protože enzym hraje klíčovou roli angiogeneze, růst nových krevních cév, který je nezbytný pro progresi onemocnění včetně solidního nádoru rakoviny a revmatoidní artritida.[10] MetAP2 je také cílem dvou skupin antiangiogenních přírodních produktů, ovalicin a fumagillin a jejich analogy.[11][12][13][14]

Struktura

V živých organismech začátek kodon který iniciuje bílkoviny syntéza kódy buď methioninu (eukaryoty ) nebo formylmethionin (prokaryoty ). v E-coli (prokaryot), an enzym volala formylmethionin deformyláza může štěpit formylovou skupinu a ponechat pouze N-koncový methioninový zbytek. U proteinů s malými, nenabitými předposledními N-koncovými zbytky může methionin aminopeptidáza štěpit methioninový zbytek.[7]Počet geny kódování methionin aminopeptidázy se mezi organismy liší. V E. coli existuje pouze jeden známý MetAP, 29 333 Da monomerní enzym kódovaný genem skládajícím se z 264 kodony.[7] Vyřazení tohoto genu v E. coli vede k buněčné neviditelnosti.[15] U lidí existují dva geny kódující MetAP, MetAP1 a MetAP2. MetAP1 kóduje enzym 42 kDa, zatímco MetAP2 kóduje 67 kDa enzym. Droždí MetAP1 je ze 40 procent homologní s E. coli MetAP; v rámci S. cerevisiae, MetAP2 je 22 procent homologní se sekvencí MetAP1; MetAP2 je mezi nimi vysoce konzervovaný S. cerevisiae a lidé.[16] Na rozdíl od prokaryot jsou eukaryotické kmeny S. cerevisiae, kterým chybí gen buď pro MetAP1 nebo MetAP2, životaschopné, ale vykazují pomalejší růst než kontrolní kmen exprimující oba geny.

Obrázek 1. Struktura aktivní stránky MetAP2. Generováno pomocí PDB: 1BOA v PyMolu. Kliknutím zobrazíte otočnou strukturu

Aktivní stránky

Aktivní místo MetAP2 má strukturální motiv charakteristický pro mnoho metaloenzymů - včetně proteinu nosiče dioxygenu, hemerythrin; dvoujaderný nehemový železný protein, ribonukleotid reduktáza; leucinaminopeptidáza; ureáza; argináza; několik fosfatázy a fosfoesterázy —To zahrnuje dvě přemostění karboxylát ligandy a přemostění voda nebo hydroxid ligand.[7][8][17][18][19][20][21] Konkrétně v lidském MetAP2 (PDB: 1BOA) je jeden z iontů katalytického kovu vázán na His331, Glu364, Glu459, Asp263 a můstkovou vodu nebo hydroxid, zatímco druhý kovový iont je vázán na Asp251 (bidentate ), App262 (bidentate), Glu459 a stejná přemosťující voda nebo hydroxid. Zde jsou dvěma přemosťujícími karboxyláty Asp262 a Glu459.

Dimenzionální centrum

Totožnost Aktivní stránky kov ionty za fyziologických podmínek nebyla úspěšně stanovena a zůstává kontroverzním problémem. MetAP2 ukazuje aktivitu v přítomnosti iontů Zn (II), Co (II), Mn (II) a Fe (II) a různí autoři tvrdí, že jakýkoli daný kovový ion je fyziologický: některé v přítomnosti žehlička,[22] ostatní v kobalt,[23][24] ostatní v mangan,[25] a ještě další v přítomnosti zinek.[26] Většina krystalografů to však má vykrystalizoval MetAP2 buď v přítomnosti Zn (II) nebo Co (II) (viz databáze PDB).

Mechanismus

Obrázek 2. Dva navrhované reakční mechanismy pro MetAP v E. coli. (A) Tetrahedrální meziprodukt stabilizovaný Glu204 a kovovým středem. (B) Tetrahedrální meziprodukt stabilizoval His178 a kovový střed.[27]

Přemosťovací voda nebo hydroxidový ligand působí během hydrolýzní reakce jako nukleofil, ale přesný mechanismus katalýzy dosud není znám.[10][19][28] Katalytické mechanismy hydrolázových enzymů velmi závisí na identitě můstkového ligandu,[29] což může být obtížné určit kvůli obtížnosti studia atomů vodíku pomocí rentgenová krystalografie.

Histidinové zbytky ukázané v mechanismu vpravo, H178 a H79, jsou konzervovány ve všech MetAPs (MetAP1s a MetAP2s) sekvenovaných doposud, což naznačuje, že jejich přítomnost je důležitá pro katalytickou aktivitu.[30] Na základě rentgenových krystalografických dat byl navržen histidin 79 (H79), který pomáhá umístit methioninový zbytek v aktivním místě a přenášet proton na nově exponovaný N-koncový amin.[12] Lowther a kolegové navrhli dva možné mechanismy pro MetAP2 v E. coli, zobrazené vpravo.[14]

Funkce

Zatímco předchozí studie ukázaly, že MetAP2 katalyzuje odstranění N-koncových zbytků methioninu in vitro, funkce tohoto enzymu in vivo může být složitější. Například existuje významná korelace mezi inhibicí enzymatické aktivity MetAP2 a inhibicí buněčného růstu, což implikuje enzym v endoteliální buňka proliferace.[13] Z tohoto důvodu vědci označili MetAP2 za potenciální cíl inhibice angiogeneze. Studie navíc prokázaly, že MetAP2 kopurifikuje a interaguje s podjednotkou α eukaryotického iniciačního faktoru 2 (eIF2 ), protein, který je nezbytný pro syntézu proteinů in vivo.[31] Konkrétně MetAP2 chrání eIF-2α před inhibicí fosforylace z enzymu eIF-2α kináza, inhibuje fosforylaci eIF-2 R-podjednotky katalyzovanou na RNA závislou protein kinázou (PKR) a také reverzuje PKR zprostředkovanou inhibici syntézy proteinů v intaktních buňkách.

Klinický význam

Obrázek 3. Fumagillin (zelený a červený) navázaný na lidské aktivní místo MetAP2 (vícebarevné, s azurovou, fialovou a růžovou, odpovídající helixům, listům a smyčkám), se zobrazenými dimetálními ionty (modrými).

Četné studie implikují MetAP2 v angiogenezi.[13][20][32][33][34] Konkrétně kovalentní vazba ovalicinu nebo fumagilinu epoxid Ukázalo se, že zbytek na aktivním histidickém zbytku MetAP2 inaktivuje enzym, čímž inhibuje angiogenezi. Způsob, jakým MetAP2 reguluje angiogenezi, je však ještě třeba stanovit, takže je zapotřebí další studie k ověření, že antiangiogenní aktivita vyplývá přímo z inhibice MetAP2. Nicméně, jak s růstem, tak s metastáza pevných nádorů silně závislých na angiogenezi, fumagilinu a jeho analogech - včetně TNP-470, kaplostatin, a beloranib - stejně jako ovalicin představují potenciální protirakovinné látky.[33][34]Navíc schopnost MetAP2 snižovat životaschopnost buněk v prokaryotických a malých eukaryotických organismech z něj učinila cíl antibakteriálních látek.[13] Dosud bylo prokázáno, že fumagillin i TNP-470 mají antimalarickou aktivitu jak in vitro, tak in vivo, a fumarranol, další analog fumagilinu, představuje slibný náskok.[34]

Inhibitor METAP2 beloranib (ZGN-433) prokázal účinnost při snižování hmotnosti u těžce obézních jedinců.[35] Inhibitory MetAP2 fungují tak, že obnovují rovnováhu mezi způsoby, jak tělo metabolizuje tuky, což vede k podstatnému úbytku tělesné hmotnosti. Vývoj beloranibu byl zastaven v roce 2016 po úmrtí během klinických studií.[36]

Interakce

Metap2 bylo prokázáno komunikovat s Protein kináza R..[37]

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000111142 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000036112 - 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. ^ Arfin SM, Kendall RL, Hall L, Weaver LH, Stewart AE, Matthews BW, Bradshaw RA (září 1995). „Eukaryotické methionylaminopeptidázy: dvě třídy enzymů závislých na kobaltu“. Proc Natl Acad Sci U S A. 92 (17): 7714–8. Bibcode:1995PNAS ... 92.7714A. doi:10.1073 / pnas.92.17.7714. PMC  41216. PMID  7644482.
  6. ^ Li X, Chang YH (listopad 1996). „Důkaz, že lidským homologem proteinu asociovaného s krysím iniciačním faktorem 2 (p67) je methionin aminopeptidáza.“ Biochem Biophys Res Commun. 227 (1): 152–9. doi:10.1006 / bbrc.1996.1482. PMID  8858118.
  7. ^ A b C d E Bennett B, Holz RC (1997). „Studie EPR na mono- a dikobaltitem (II) substituovaných formách aminopeptidázy z Aeromonas proteolytica. Pohled do katalytického mechanismu dinukleárních hydroláz“. J. Am. Chem. Soc. 119 (8): 1923–1933. doi:10.1021 / ja963021v.
  8. ^ A b Johansson FB, Bond AD, Nielsen UG, Moubaraki B, Murray KS, Berry KJ, Larrabee JA, McKenzie CJ (červen 2008). „Dicobalt II-II, II-III a III-III komplexy jako spektroskopické modely pro aktivní místa dikobaltového enzymu“. Inorg Chem. 47 (12): 5079–92. doi:10.1021 / ic7020534. PMID  18494467.
  9. ^ Larrabee JA, Leung CH, Moore RL, Thamrong-nawasawat T, Wessler BS (říjen 2004). „Magnetický cirkulární dichroismus a studie rovnováhy vazby kobaltu (II) methionylaminopeptidázy Escherichia coli“. J. Am. Chem. Soc. 126 (39): 12316–24. doi:10.1021 / ja0485006. PMID  15453765.
  10. ^ A b Folkman J (leden 1995). "Angiogeneze u rakoviny, cévních, revmatických a jiných nemocí". Nat. Med. 1 (1): 27–31. doi:10,1038 / nm0195-27. PMID  7584949. S2CID  5924813.
  11. ^ Taunton J (červenec 1997). "Jak vyhladovět nádor". Chem. Biol. 4 (7): 493–6. doi:10.1016 / S1074-5521 (97) 90320-3. PMID  9263636.
  12. ^ A b Sin N, Meng L, Wang MQ, Wen JJ, Bornmann WG, Crews CM (červen 1997). „Antiangiogenní látka fumagilin kovalentně váže a inhibuje methioninaminopeptidázu, MetAP-2“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94 (12): 6099–103. Bibcode:1997PNAS ... 94.6099S. doi:10.1073 / pnas.94.12.6099. PMC  21008. PMID  9177176.
  13. ^ A b C d Griffith EC, Su Z, Turk BE, Chen S, Chang YH, Wu Z, Biemann K, Liu JO (červen 1997). „Methioninaminopeptidáza (typ 2) je běžným cílem inhibitorů angiogeneze AGM-1470 a ovalicinu.“. Chem. Biol. 4 (6): 461–71. doi:10.1016 / S1074-5521 (97) 90198-8. PMID  9224570.
  14. ^ A b Lowther WT, McMillen DA, Orville AM, Matthews BW (říjen 1998). „Antiangiogenní látka fumagillin kovalentně modifikuje konzervovaný aktivní bod histidinu v methioninaminopeptidáze z Escherichia coli“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (21): 12153–7. Bibcode:1998PNAS ... 9512153L. doi:10.1073 / pnas.95.21.12153. PMC  22800. PMID  9770455.
  15. ^ Chang SY, McGary EC, Chang S (červenec 1989). „Gen methioninaminopeptidázy z Escherichia coli je nezbytný pro růst buněk“. J. Bacteriol. 171 (7): 4071–2. doi:10.1128 / jb.171.7.4071-4072.1989. PMC  210164. PMID  2544569.
  16. ^ Li X, Chang YH (prosinec 1995). „Zpracování aminoterminálního proteinu v Saccharomyces cerevisiae je základní funkcí, která vyžaduje dvě odlišné methioninaminopeptidázy“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 92 (26): 12357–61. Bibcode:1995PNAS ... 9212357L. doi:10.1073 / pnas.92.26.12357. PMC  40356. PMID  8618900.
  17. ^ Mizoguchi TJ, Kuzelka J, Spingler B, DuBois JL, Davydov RM, Hedman B, Hodgson KO, Lippard SJ (srpen 2001). „Syntéza a spektroskopické studie nehemových diironových (III) druhů s terminálním hydroperoxidovým ligandem: modely pro hemerythrin“. Inorg Chem. 40 (18): 4662–73. doi:10.1021 / ic010076b. PMID  11511213.
  18. ^ Hagen KS, Lachicotte R, Kitaygorodskiy A (1993). "Supramolekulární kontrola postupné a selektivní substituce karboxylátového ligandu v komplexech dimetyl (II) s akvakarboxylátem". J. Am. Chem. Soc. 115 (26): 12617–12618. doi:10.1021 / ja00079a064.
  19. ^ A b Brown DA, Errington W, Glass WK, Haase W, Kemp TJ, Nimir H, Ostrovsky SM, Werner R (listopad 2001). "Magnetické, spektroskopické a strukturní studie dikobaltových hydroxamátů a modelových hydroláz". Inorg Chem. 40 (23): 5962–71. doi:10.1021 / ic0103345. PMID  11681912.
  20. ^ A b Larrabee JA, Chyun SA, Volwiler AS (listopad 2008). „Studie magnetického cirkulárního dichroismu komplexu dikobalt (II) methionin aminopeptidáza / fumagillin a modelové komplexy dikobalt II-II a II-III“. Inorg Chem. 47 (22): 10499–508. doi:10.1021 / ic8011553. PMID  18921993.
  21. ^ Wilcox DE (listopad 1996). "Binuclear Metallohydrolases". Chem. Rev. 96 (7): 2435–2458. doi:10.1021 / cr950043b. PMID  11848832.
  22. ^ D'souza VM, Holz RC (srpen 1999). „Methionylaminopeptidáza z Escherichia coli může fungovat jako enzym železa (II)“. Biochemie. 38 (34): 11079–85. doi:10.1021 / bi990872h. PMID  10460163.
  23. ^ Chang YH, Teichert U, Smith JA (duben 1992). "Molekulární klonování, sekvenování, delece a nadměrná exprese genu methioninaminopeptidázy z Saccharomyces cerevisiae". J. Biol. Chem. 267 (12): 8007–11. PMID  1569059.
  24. ^ Ghosh M, Grunden AM, Dunn DM, Weiss R, Adams MW (září 1998). „Charakterizace nativních a rekombinantních forem neobvyklé prolin dipeptidázy (prolidázy) závislé na kobaltu z hypertermofilního archaeonu Pyrococcus furiosus“. J. Bacteriol. 180 (18): 4781–9. doi:10.1128 / JB.180.18.4781-4789.1998. PMC  107500. PMID  9733678.
  25. ^ Wang J, Sheppard GS, Lou P, Kawai M, Park C, Egan DA, Schneider A, Bouska J, Lesniewski R, Henkin J (květen 2003). „Fyziologicky relevantním kovovým kofaktorem pro methioninaminopeptidázu-2 je mangan“. Biochemie. 42 (17): 5035–42. doi:10.1021 / bi020670c. PMID  12718546.
  26. ^ Leopoldini M, Russo N, Toscano M (červen 2007). „Který z Zn (II), Co (II), Mn (II) a Fe (II) je nejúčinnějším iontem pro reakci katalyzovanou methionin aminopeptidázou?“. J. Am. Chem. Soc. 129 (25): 7776–84. doi:10.1021 / ja068168t. PMID  17523636.
  27. ^ Lowther WT, Zhang Y, Sampson PB, Honek JF, Matthews BW (listopad 1999). "Pohledy na mechanismus Escherichia coli methionin aminopeptidázy ze strukturní analýzy reakčních produktů a analogů přechodného stavu na bázi fosforu". Biochemie. 38 (45): 14810–9. doi:10.1021 / bi991711g. PMID  10555963.
  28. ^ Schultz BE, Ye B, Li X, Chan SI (1997). "Electronic Paramagnetic Resonance and Magnetic Properties of Model Complexes for Binuclear Active Sites in Hydrolase Enzymes". Inorg. Chem. 36 (12): 2617–2622. doi:10.1021 / ic960988r.
  29. ^ Korendovych IV, Kryatov SV, Reiff WM, Rybak-Akimova EV (listopad 2005). „Diiron (II) mu-aqua-mu-hydroxo model pro nehemová místa železa v proteinech“. Inorg Chem. 44 (24): 8656–8. doi:10.1021 / ic051739i. PMID  16296818.
  30. ^ Li JY, Cui YM, Chen LL, Gu M, Li J, Nan FJ, Ye QZ (květen 2004). „Mutace v místech S1 methioninaminopeptidáz z Escherichia coli a Homo sapiens odhalují zbytky kritické pro substrátovou specificitu“. J. Biol. Chem. 279 (20): 21128–34. doi:10,1074 / jbc.M401679200. PMID  14976199.
  31. ^ Wu S, Rehemtulla A, Gupta NK, Kaufman RJ (červen 1996). „S glykoproteinem spojeným s eukaryotickým iniciačním faktorem 2 67 kDa glykoprotein částečně obrací inhibici syntézy proteinů aktivovanou dvouvláknovou RNA-dependentní proteinovou kinázou v intaktních buňkách“. Biochemie. 35 (25): 8275–80. doi:10.1021 / bi953028 +. PMID  8679583.
  32. ^ Benny O, Fainaru O, Adini A, Cassiola F, Bazinet L, Adini I, Pravda E, Nahmias Y, Koirala S, Corfas G, D'Amato RJ, Folkman J (červenec 2008). „Perorálně podávaná formulace s malou molekulou s antiangiogenní a protirakovinnou aktivitou“. Nat. Biotechnol. 26 (7): 799–807. doi:10.1038 / nbt1415. PMC  2803109. PMID  18587385.
  33. ^ A b Sato Y (2004). „Aminopeptidázy ve zdraví a nemocech: Role aminopeptidázy v angiogenezi“. Biol. Pharm. Býk. 27 (6): 772–776. doi:10,1248 / bpb.27,772. PMID  15187415.
  34. ^ A b C Chen X, Xie S, Bhat S, Kumar N, Shapiro TA, Liu JO (únor 2009). „Fumagillin a fumarranol interagují s methioninaminopeptidázou 2 P. falciparum a inhibují růst parazitů malárie in vitro a in vivo“. Chem. Biol. 16 (2): 193–202. doi:10.1016 / j.chembiol.2009.01.006. PMID  19246010.
  35. ^ „Zafgen oznamuje pozitivní data topline fáze 1b pro ZGN-433 při obezitě“. MedNews. Drugs.com. 01.01.2011. Citováno 2011-04-13.
  36. ^ „Zafgen zastavuje vývoj Beloranibu, aby snížil počet pracovních míst o ~ 34%“. nasdaq.com. 20. července 2016.
  37. ^ Gil J, Esteban M, Roth D (prosinec 2000). „Regulace in vivo dsRNA-dependentní protein kinázy PKR buněčným glykoproteinem p67“. Biochemie. 39 (51): 16016–25. doi:10.1021 / bi001754t. PMID  11123929.

Další čtení