Monoaminooxidáza - Monoamine oxidase

„MAO“ přeadresuje tady. Pro další použití viz Mao (disambiguation).
Monoaminooxidáza
Identifikátory
EC číslo1.4.3.4
Číslo CAS9001-66-5
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO
Monoaminooxidáza
Identifikátory
SymbolMAO
PfamPF01593
InterProIPR001613
OPM nadčeleď119
OPM protein2z5x
Membranome418
monoaminooxidáza A
Monoaminooxidáza A 2BXS.png
Pásový diagram a monomer lidského MAO-A, s FAD a klorgilin vázané, orientované, jako by byly připojeny k vnější membrána a mitochondrie. Z PDB: 2BXS​.
Identifikátory
SymbolMAOA
Gen NCBI4128
HGNC6833
OMIM309850
RefSeqNM_000240
UniProtP21397
Další údaje
MístoChr. X p11.4-p11.3
monoaminooxidáza B
MonoaminOxidáza-1GOS.png
Ribbonový diagram lidského MAO-B. Z PDB: 1GOS​.
Identifikátory
SymbolMAOB
Gen NCBI4129
HGNC6834
OMIM309860
RefSeqNM_000898
UniProtP27338
Další údaje
MístoChr. X p11.4-p11.3

Monoaminooxidázy (MAO) (ES 1.4.3.4 ) jsou rodinou enzymy že katalyzovat the oxidace z monoaminy, využívající kyslík k odříznutí jejich aminové skupiny.[1][2] Jsou nalezeny navázané na vnější membránu mitochondrie ve většině buněčných typů těla. První takový enzym objevil v roce 1928 Mary Bernheim v játrech a byl pojmenován tyramin oxidáza.[3][4] MAO patří k rodina bílkovin z amin oxidoreduktázy obsahující flavin.

MAO jsou důležité při rozkladu monoaminů požitých v potravinách a slouží také k deaktivaci monoaminové neurotransmitery. Z tohoto důvodu se podílejí na řadě psychiatrických a neurologických onemocnění, z nichž některá mohou být léčena inhibitory monoaminooxidázy (MAOI), které blokují působení MAO.[5]

Podtypy a distribuce tkání

U lidí existují dva typy MAO: MAO-A a MAO-B.[6]

MAO-A se objevuje na zhruba 80% úrovní dospělosti při narození, po prvních 4 letech života se velmi mírně zvyšuje, zatímco MAO-B je v mozku kojence téměř nezjistitelný. Regionální distribuce monoaminooxidáz je charakterizována extrémně vysokými hladinami obou MAO v EU hypotalamus a hipokampální uncus, stejně jako velké množství MAO-B s velmi malým MAO-A v striatum a globus pallidus. Kůra má relativně vysoké úrovně pouze MAO-A, s výjimkou oblastí cingulate cortex, který obsahuje zůstatek obou. Autopsie mozku prokázala předpokládanou zvýšenou koncentraci MAO-A v oblastech hustých v serotonergní neurotransmisi, avšak MAO-B korelovala pouze s norepinefrinem.[7]

Funkce

Degradace noradrenalinu. Monoaminooxidáza je zobrazena vlevo v modrém rámečku.[8]

Monoaminooxidázy katalyzují oxidační deaminace monoaminů. Kyslík slouží k odebrání souboru amin skupina (plus sousední atom vodíku) z molekuly, což má za následek odpovídající keton (nebo aldehyd ) a amoniak. Monoamin oxidázy obsahují kovalentně vázané kofaktor FAD a jsou tedy klasifikovány jako flavoproteiny. Monoaminooxidáza A a B sdílejí zhruba 70% své struktury a obě mají převážně vazebná místa pro substrát hydrofobní. Dva tyrosin Předpokládá se, že rezidua (398, 435, 407 a 444) ve vazebné kapse, která se běžně podílejí na inhibiční aktivitě, jsou relevantní pro orientaci substrátů a mutace těchto reziduí jsou relevantní pro duševní zdraví. Byly navrženy čtyři hlavní modely mechanismu elektronový přenos (přenos jednoho elektronu, přenos atomu vodíku, nukleofilní model a přenos hydridu[9]), i když neexistují dostatečné důkazy na podporu kteréhokoli z nich.[10]

Specifičnost podkladu

Jsou dobře známí enzymy v farmakologie, protože jsou cílem akce řady inhibitor monoaminooxidázy léky. MAO-A je zvláště důležitý v katabolismus monoaminů požitých v potravinách. Oba MAO jsou rovněž životně důležité pro deaktivaci monoaminové neurotransmitery, pro které se zobrazují odlišně specifičnosti.

Specifické reakce katalyzované MAO zahrnují:

Klinický význam

Kvůli zásadní roli, kterou MAO hrají při inaktivaci neurotransmiterů, se předpokládá, že dysfunkce MAO (příliš velká nebo příliš malá aktivita MAO) je zodpovědná za řadu psychiatrických a neurologických poruch. Například jsou spojovány neobvykle vysoké nebo nízké hladiny MAO v těle schizofrenie,[12][13] Deprese,[14] porucha pozornosti,[15] zneužívání návykových látek,[16] migrény,[17][18] a nepravidelné sexuální zrání.[Citace je zapotřebí ] Inhibitory monoaminooxidázy jsou jednou z hlavních skupin léků předepsaných k léčbě deprese, i když jsou často léčbou poslední linie kvůli riziku interakce léku s dietou nebo jinými léky. Nadměrné úrovně katecholaminy (epinefrin, norepinefrin, a dopamin ) může vést k a hypertenzní krize a nadměrné úrovně serotonin může vést k serotoninový syndrom.

Inhibitory MAO-A ve skutečnosti působí jako antidepresiva a látky proti úzkosti, zatímco inhibitory MAO-B se používají samostatně nebo v kombinaci k léčbě Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba.[19] Některé výzkumy naznačují, že určité fenotypy deprese, jako jsou ty s úzkostí, a „atypické“ příznaky zahrnující psychomotorickou retardaci, přibývání na váze a mezilidskou citlivost. Zjištění s tím spojená však nebyla konzistentní.[Citace je zapotřebí ] IMAO mohou být účinné při léčbě rezistentní deprese, zejména těch, které nereagují na tricyklická antidepresiva.[20]

PET výzkum ukazuje, že použití tabák cigarety silně vyčerpávají MAO-B, napodobující účinek inhibitoru MAO-B. Kuřáci, kteří kouří pro emoční úlevu, mohou proto neúmyslně léčit depresi a / nebo úzkost, které lépe řeší inhibitor MAO-B.[21]

Zvířecí modely

Existují významné rozdíly v aktivitě MAO u různých druhů. Dopamin je primárně deaminován MAO-A u potkanů, ale MAO-B v kočkodani opičí a lidé.[22]

Myši neschopné produkovat zobrazení MAO-A nebo MAO-B autistický rysy.[23] Tyto knockout myši zobrazit zvýšenou reakci na stres.[24]

Genetika

The geny kódování MAO-A a MAO-B jsou umístěny vedle sebe na krátkém rameni X chromozom a mají přibližně 70% podobnost sekvence. Vzácné mutace v genu jsou spojeny s Brunnerův syndrom.

Studie založená na Kohorta Dunedin dospěl k závěru, že týrané děti s polymorfismem s nízkou aktivitou v EU promotér oblasti genu MAO-A se pravděpodobně vyvinuly poruchy asociálního chování než týrané děti s variantou s vysokou aktivitou.[25] Ze 442 celkových mužů ve studii (týraných nebo neléčených) mělo 37% variantu s nízkou aktivitou. Z 13 týraných mužů s nízkou aktivitou MAO-A bylo 11 hodnoceno jako vykazující porucha chování dospívajících a 4 byli odsouzeni za násilné trestné činy. Navrhovaným mechanismem pro tento účinek je snížená schopnost osob s nízkou aktivitou MAO-A rychle degradovat norepinefrin, synaptický neurotransmiter zapojený do soucitný vzrušení a vztek. Tvrdí se, že to poskytuje přímou podporu myšlence, že genetická náchylnost k chorobám není stanovena při narození, ale liší se podle expozice vlivům prostředí. Většina osob s poruchami chování nebo přesvědčením však neměla nízkou aktivitu MAO-A; Bylo zjištěno, že špatné zacházení způsobilo silnější predispozici k antisociálnímu chování než rozdíly v aktivitě MAO-A.

Tvrzení, že interakce mezi nízkou aktivitou MAO-A a špatným zacházením by způsobila protispolečenské chování, bylo kritizováno, protože náchylnost k protispolečenskému chování mohla být stejně dobře způsobena jiný geny zděděné od násilných rodičů.[26]

Možná souvislost mezi predispozicí k hledání novinek a a genotyp genu MAO-A bylo zjištěno.[27]

Konkrétní varianta (nebo genotyp ), přezdívaná „válečník gen „v populárním tisku byl nadměrně zastoupen v Māori. To podpořilo dřívější studie, které zjistily různé podíly variant u různých etnických skupin. To je případ mnoha genetických variant, přičemž 33% bílých / nehispánských ostrovů, 61% asijských / pacifických ostrovanů má nízkoaktivní MAO-A promotér varianta.[28]

Stárnutí

Na rozdíl od mnoha jiných enzymů se aktivita MAO-B zvyšuje během stárnutí v mozku lidí a jiných savců.[29] Zvýšená aktivita MAO-B byla také nalezena v epifýza stárnoucích krys.[30] To může přispět ke snížení hladiny monoaminů ve věku mozku a epifýzy.[30]

Viz také

Reference

  1. ^ Tipton KF, Boyce S, O'Sullivan J, Davey GP, Healy J (srpen 2004). „Monoaminooxidázy: jistoty a nejistoty“. Současná léčivá chemie. 11 (15): 1965–82. doi:10.2174/0929867043364810. PMID  15279561.
  2. ^ Edmondson DE, Mattevi A, Binda C, Li M, Hubálek F (srpen 2004). "Struktura a mechanismus monoaminooxidázy". Současná léčivá chemie. 11 (15): 1983–93. doi:10.2174/0929867043364784. PMID  15279562.
  3. ^ Hare ML (1928). „Tyramin oxidáza: nový enzymový systém v játrech“. The Biochemical Journal. 22 (4): 968–79. doi:10.1042 / bj0220968. PMC  1252213. PMID  16744124.
  4. ^ Slotkin TA (1999). „Mary Bernheim a objev monoaminooxidázy“. Bulletin výzkumu mozku. 50 (5–6): 373. doi:10.1016 / S0361-9230 (99) 00110-0. PMID  10643441.
  5. ^ Yeung AWK, Georgieva MG, Atanasov AG, Tzvetkov NT. Monoaminooxidázy (MAO) jako privilegované molekulární cíle v neurovědě: Analýza literární rešerše. Přední Mol Neurosci. 2019 29. května; 12: 143. doi: 10,3389 / fnmol.2019.00143.
  6. ^ Shih JC, Chen K (srpen 2004). "Regulace exprese genu MAO-A a MAO-B". Současná léčivá chemie. 11 (15): 1995–2005. doi:10.2174/0929867043364757. PMID  15279563.
  7. ^ Tong J, Meyer JH, Furukawa Y, Boileau I, Chang LJ, Wilson AA, Houle S, Kish SJ (červen 2013). „Distribuce proteinů monoaminooxidázy v lidském mozku: důsledky pro studie zobrazování mozku“. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 33 (6): 863–71. doi:10.1038 / jcbfm.2013.19. PMC  3677103. PMID  23403377.
  8. ^ Obrázek 11-4 v: Flower R, Rang HP, Dale MM, Ritter JM (2007). Farmakologie společnosti Rang & Dale. Edinburgh: Churchill Livingstone. ISBN  978-0-443-06911-6.
  9. ^ Vianello, Robert; Repič, Matej; Mavri, Janez (2012-10-25). „Jak jsou biogenní aminy metabolizovány monoaminooxidázami?“. European Journal of Organic Chemistry. 2012 (36): 7057–7065. doi:10.1002 / ejoc.201201122.
  10. ^ Gaweska H, ​​Fitzpatrick PF (říjen 2011). "Struktury a mechanismus rodiny monoaminoxidázy". Biomolekulární koncepty. 2 (5): 365–377. doi:10.1515 / BMC.2011.030. PMC  3197729. PMID  22022344.
  11. ^ Kalgutkar AS, Dalvie DK, Castagnoli N, Taylor TJ (září 2001). „Interakce xenobiotik obsahujících dusík s isozymy monoaminooxidázy (MAO) A a B: SAR studie substrátů a inhibitorů MAO“. Chemický výzkum v toxikologii. 14 (9): 1139–62. doi:10.1021 / tx010073b. PMID  11559028.
  12. ^ Domino EF, Khanna SS (březen 1976). „Snížená aktivita MAO krevních destiček u nemedikovaných chronických schizofrenních pacientů“. American Journal of Psychiatry. 133 (3): 323–6. doi:10.1176 / ajp.133.3.323. PMID  943955.
  13. ^ Schildkraut JJ, Herzog JM, Orsulak PJ, Edelman SE, Shein HM, Frazier SH (duben 1976). "Snížená aktivita monoaminooxidázy v krevních destičkách v podskupině schizofrenních pacientů". American Journal of Psychiatry. 133 (4): 438–40. doi:10.1176 / ajp.133.4.438. PMID  1267046.
  14. ^ Meyer JH, Ginovart N, Boovariwala A, Sagrati S, Hussey D, Garcia A, Young T, Praschak-Rieder N, Wilson AA, Houle S (listopad 2006). „Zvýšené hladiny monoaminooxidázy a v mozku: vysvětlení monoaminové nerovnováhy závažné deprese“. Archiv obecné psychiatrie. 63 (11): 1209–16. doi:10.1001 / archpsyc.63.11.1209. PMID  17088501.
  15. ^ Domschke K, Sheehan K, Lowe N, Kirley A, Mullins C, O'sullivan R, Freitag C, Becker T, Conroy J, Fitzgerald M, Gill M, Hawi Z (duben 2005). „Asociační analýza genů monoaminooxidázy A a B s poruchou pozornosti s hyperaktivitou (ADHD) v irském vzorku: preferenční přenos alely MAO-A 941G na postižené děti“. American Journal of Medical Genetics. Část B, Neuropsychiatrická genetika. 134B (1): 110–4. doi:10,1002 / ajmg.b.30158. PMID  15717295.
  16. ^ Oreland L (leden 2004). „Destičková monoaminooxidáza, osobnost a alkoholismus: vzestup, pokles a vzkříšení“. Neurotoxikologie. 25 (1–2): 79–89. doi:10.1016 / S0161-813X (03) 00115-3. PMID  14697883.
  17. ^ Bussone G, Boiardi A, Cerrati A, Girotti F, Merati B, Rivolta G (1. října 2016). „Aktivita monoaminooxidázy u pacientů s migrénou nebo s klastrovou bolestí hlavy během akutních fází a po léčbě L-5-hydroxytryptofanem“. Rivista di Patologia Nervosa e Mentale. 100 (5): 269–74. PMID  318025.
  18. ^ Filic V, Vladic A, Stefulj J, Cicin-Sain L, Balija M, Sucic Z, Jernej B (únor 2005). "Polymorfismy genů monoaminooxidázy A a B u pacientů s migrénou". Časopis neurologických věd. 228 (2): 149–53. doi:10.1016 / j.jns.2004.11.045. PMID  15694196.
  19. ^ Riederer P, Lachenmayer L, Laux G (srpen 2004). "Klinické aplikace inhibitorů MAO". Současná léčivá chemie. 11 (15): 2033–43. doi:10.2174/0929867043364775. PMID  15279566.
  20. ^ Fiedorowicz JG, Swartz KL (červenec 2004). „Úloha inhibitorů monoaminooxidázy v současné psychiatrické praxi“. Journal of Psychiatric Practice. 10 (4): 239–48. doi:10.1097/00131746-200407000-00005. PMC  2075358. PMID  15552546.
  21. ^ Fowler JS, Volkow ND, Wang GJ, Pappas N, Logan J, MacGregor R, Alexoff D, Wolf AP, Warner D, Cilento R, Zezulkova I (1998). „Neurofarmakologické účinky cigaretového kouře: inhibice mozkové monoaminooxidázy B (MAO B)“. Journal of Addictive Diseases. 17 (1): 23–34. doi:10.1300 / J069v17n01_03. PMID  9549600.
  22. ^ Garrick NA, Murphy DL (1980). "Druhové rozdíly v deaminaci dopaminu a jiných substrátů pro monoaminooxidázu v mozku". Psychofarmakologie. 72 (1): 27–33. doi:10.1007 / bf00433804. PMID  6781004.
  23. ^ Bortolato M, Godar SC, Alzghoul L, Zhang J, Darling RD, Simpson KL, Bini V, Chen K, Wellman CL, Lin RC, Shih JC (květen 2013). „Myši s knockoutem monoaminooxidázy A a A / B vykazují autistické rysy“. International Journal of Neuropsychopharmacology. 16 (4): 869–88. doi:10.1017 / S1461145712000715. PMC  3517692. PMID  22850464.
  24. ^ Shih JC (leden 2004). „Klonování, po klonování knock-out myši a fyziologické funkce MAO A a B“. Neurotoxikologie. 25 (1–2): 21–30. doi:10.1016 / s0161-813x (03) 00112-8. PMID  14697877.
  25. ^ Caspi A, McClay J, Moffitt TE, Mill J, Martin J, Craig IW, Taylor A, Poulton R (srpen 2002). "Role genotypu v cyklu násilí u týraných dětí". Věda. 297 (5582): 851–4. doi:10.1126 / science.1072290. PMID  12161658.
  26. ^ Sesardic N (2005). Pochopení dědičnosti. Cambridge, Velká Británie: Cambridge University Press. ISBN  978-0-521-82818-5.
  27. ^ Shiraishi H, Suzuki A, Fukasawa T, Aoshima T, Ujiie Y, Ishii G, Otani K (duben 2006). „Polymorfismus promotoru genu monoaminooxidázy A ovlivňuje hledání novosti a závislost na odměně u zdravých účastníků studie“. Psychiatrická genetika. 16 (2): 55–8. doi:10.1097 / 01.ypg.0000199447.62044.ef. PMID  16538181. Shrnutí ležel – medialifemagazine.com.
  28. ^ Sabol SZ, Hu S, Hamer D (září 1998). „Funkční polymorfismus v promotoru genu monoaminooxidázy A“. Genetika člověka. 103 (3): 273–9. doi:10,1007 / s004390050816. PMID  9799080.
  29. ^ Nicotra A, Pierucci F, Parvez H, Senatori O (leden 2004). "Exprese monoaminooxidázy během vývoje a stárnutí". Neurotoxikologie. 25 (1–2): 155–65. doi:10.1016 / S0161-813X (03) 00095-0. PMID  14697890.
  30. ^ A b Razygraev AV, Taborskaya KI, Volovik KY, Bunina AA, Petrosyan MA (2016-07-14). „Aktivita monoaminooxidázy v epifýze krysy: Srovnání s oblastmi mozku a alterací během stárnutí“. Pokroky v gerontologii. 6 (2): 111–116. doi:10.1134 / S2079057016020120. ISSN  2079-0570.