Amidhydroláza kyseliny N-acylethanolaminové - N-acylethanolamine acid amide hydrolase

Amidhydroláza kyseliny N-acylethanolaminové (NAAA) ES 3.5.1.-[1] je členem rodina choloylglycinhydrolázy, podmnožina N-koncové nadrodiny nukleofilních hydroláz. NAAA má molekulovou hmotnost 31 kDa. Aktivace a inhibice jeho katalytického místa je v lékařském zájmu jako potenciální léčba obezita a chronická bolest. I když byl objeven v posledním desetiletí, jeho strukturální podobnost se známější kyselou ceramidázou (AC) a funkční podobnost s amid mastné kyseliny hydroláza (FAAH) umožňují rozsáhlé studium.

Mechanismus

Celkový mechanismus enzymu zahrnuje štěpení na dva řetězce, z nichž jeden obsahuje katalytický nukleofil, o kterém se předpokládá, že je cysteinovým zbytkem. Na rozdíl od FAAH, který pracuje za bazických podmínek, musí tento enzym pracovat za kyselých podmínek (pH ~ 4,5) a je zcela inaktivován při pH 8. Selektivními inhibitory NAAA jsou esterové a amidové sloučeniny, jako je N-cyklohexankarbonylpentadecylamin. NAAA se štěpí proteolyticky na zbytku Cys-126. NAAA štěpí C-N nepeptidové vazby na lineární amidy, zejména ethanolamidy. Jeho mechanismus je docela podobný mechanismu AC, který je dále podporován schopností AC štěpit N-acylethanolaminy (NAE), i když v mnohem nižších dávkách a s různými specificitami. I když mechanické podrobnosti nejsou příliš známé, předpokládá se, že katalytická aktivita NAAA je aktivována Cys-126 a Asp-145.

Jedná se o spekulovaný mechanismus hydrolýzy ethanolamidů metodou NAAA, který je velmi podobný mechanismu kyselé keramiky.

Struktura

V současné době existuje jen málo informací o terciární struktuře NAAA vzhledem k její nízké homologii s jinými enzymy v rodině choloylglycinhydrolázy, pro které existují významné trojrozměrné strukturní informace. U lidí tento enzym obsahuje 359 zbytků. Primární struktura NAAA je téměř identická se strukturou kyselé ceramidázy (AC), jejíž jediným rozdílem je substituce fenylalaninu Leu na 334. zbytku. Enzym musí být N-glykosylován na šesti místech, aby mohl enzym pracovat na své maximální úrovni aktivity, přičemž všechna mají peptidovou sekvenci Asn-Xxx-Ser / Thr. Na rozdíl od AC NAAA netvoří heterodimer disulfidovými vazbami, ale zůstává aktivní jako dva oddělené štěpené peptidy po hydrolýze.

Biologická funkce

Ethanolaminy mastných kyselin (FAE) plní několik fyziologických funkcí, zejména slouží jako poslové bolesti a zánětu. NAAA se nacházejí primárně v lysozomálním kompartmentu makrofágů, v souladu s většinou proteinů souvisejících se záněty. Gen, který kóduje protein, je 4q21.1. Tam provádějí hydrolýzu FAE, poslední krok v signální kaskádě bolesti a zánětu, čímž se získá ethanolamin a mastná kyselina. Zatímco zpracovává štěpení mnoha různých substrátů, NAAA je nejaktivnější se substrátem N-palmitoylethanolaminem, což naznačuje, že je to jeden z klíčových poslů bolesti. Aktivita NAAA u potkanů ​​je nejvyšší v plicích, zatímco u lidí je nejvyšší v játrech, takže v selektivní aktivitě enzymu existuje mezidruhová variabilita.

Relevance nemoci

Nedávné studie naznačují, že NAAA má význam u dvou rozšířených lidských stavů: chronické bolesti a obezity. Současný výzkum se zaměřuje na inhibici hydrolytického aktivního místa NAAA za účelem kontroly zánětu. Stále není jasné, zda snížený zánět souvisí se sníženou bolestí. ARN077, β-lakton, byl jedním z nejintenzivněji testovaných inhibitorů NAAA s nejsilnějším příslibem inhibice, protože blokuje katalytický cystein prostřednictvím thioesterové vazby. Nedostatek homologie mezi NAAA a FAAH činí léky zaměřené na NAAA mnohem proveditelnější. Protože však koncentrace mastných kyselin v krevním oběhu pozitivně koreluje s obezitou, předpokládá se, že snížená aktivita NAAA souvisí s obezitou.

Tento mechanismus ukazuje inhibici katalytického cysteinu nejvíce testovaným β-laktonem, ARN077.

Průmyslová relevance

I když na trh dosud nevstoupily žádné léky zaměřené na NAAA, v současné době probíhá podstatný výzkum aktivace a specifického cílení a inhibice NAAA. Aktivace NAAA je urychlena přidáním fosfolipidů a cílenou inhibicí různými pufry. Nálezy v těchto oblastech mohou být schopné vyvinout léky pro boj s chronickou bolestí a obezitou.

Vývoj

Zatímco NAAA funguje podobně amid mastné kyseliny hydroláza (HUGO genový symbol: FAAH ), tyto dva enzymy nejsou homolgní.

Na druhou stranu je NAAA homologní kyselá ceramidáza (HUGO genový symbol: ASAH1 ), sdílení 30% sekvenční identity na úrovni aminokyselin u lidí ENBEMBL.

Historický význam

NAAA byla objevena v roce 2007 jako alternativní zdroj hydrolýzy anandamidu. Dříve byl FAAH jediným známým enzymem odpovědným za degradaci těchto endokanabinoidů, fungujícím v rozmezí pH 8,5-10. Objev NAAA sloužil jako vysvětlení pro endokanabinoidy a protizánětlivé ethanolaminy v kyselém prostředí, protože jeho vrcholná funkčnost se nachází při pH ~ 4,5-5. Vzhledem ke své funkční roli podobné FAAH nabízí další možnost vývoje léků.

Viz také

Reference

  1. ^ https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=NAAA
  1. ^ Kazuhito Tsuboi, Naoko Takezaki & Natsuo Ueda (Srpen 2007). „N-acylethanolamin hydrolyzující amidáza kyseliny (NAAA)“. Chemie a biologická rozmanitost. 4 (8): 1914–1925. doi:10.1002 / cbdv.200790159. PMID  17712833.
  2. ^ Yong-Xin Sun, Kazuhito Tsuboi, Li-Ying Zhao, Yasuo Okamoto, Didier M. Lambert & Natsuo Ueda (Říjen 2005). „Zapojení N-acylethanolamin hydrolyzující amidázy kyseliny do degradace anandamidu a dalších N-acylethanolaminů v makrofágech“. Biochimica et Biophysica Acta. 1736 (3): 211–220. CiteSeerX  10.1.1.321.2849. doi:10.1016 / j.bbalip.2005.08.010. PMID  16154384.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  3. ^ Kazuhito Tsuboi, Yong-Xin Sun, Yasuo Okamoto, Nobukazu Araki, Takeharu Tonai & Natsuo Ueda (Březen 2005). „Molekulární charakterizace N-acylethanolamin-hydrolyzující amidázy kyseliny, nový člen rodiny choloylglycinhydrolázy se strukturní a funkční podobností s kyselou ceramidázou“. The Journal of Biological Chemistry. 280 (12): 11082–11092. doi:10,1074 / jbc.M413473200. PMID  15655246.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  4. ^ Martin Kaczocha, Sherrye T. Glaser, Janiper Chae, Deborah A. Brown & Dale G. Deutsch (Leden 2010). „Lipidové kapičky jsou nová místa pro inaktivaci N-acylethanolaminu amidem hydrolázy-2-amidu mastné kyseliny.“. The Journal of Biological Chemistry. 285 (4): 2796–2806. doi:10.1074 / jbc.M109.058461. PMC  2807334. PMID  19926788.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  5. ^ Valerio Chiurchiu, Luca Battistini & Mauro Maccarrone (Leden 2015). „Signalizace endokanabinoidů v přirozené a adaptivní imunitě“. Imunologie. 144 (3): 352–364. doi:10.1111 / imm.12441. PMC  4557672. PMID  25585882.
  6. ^ Yi Zhang, Gabriele E. Sonnenberg, Tesfaye Mersha Baye, Jack Littrell, Jennifer Gunnell, Ann DeLaForest, Erin MacKinney, Cecilia J. Hillard, Ahmed H. Kissebah, Michael Olivier & Russell A. Wilke (Prosinec 2009). „Dyslipidemie spojená s obezitou spojená s FAAH, nezávislá na inzulínové odpovědi, ve vícegeneračních rodinách severoevropského původu“. Farmakogenomika. 10 (12): 1929–1939. doi:10,2217 / str. 09,122. PMC  3003434. PMID  19958092.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  7. ^ Didier M. Lambert & Giulio G. Muccioli (Listopad 2007). „Endokanabinoidy a související N-acylethanolaminy v řízení chuti k jídlu a energetického metabolismu: vznik nových molekulárních hráčů“. Aktuální názor na klinickou výživu a metabolickou péči. 10 (6): 735–744. doi:10.1097 / MCO.0b013e3282f00061. PMID  18089956.
  8. ^ Oscar Sasso, Guillermo Moreno-Sanz, Cataldo Martucci, Natalia Realini, Mauro Dionisi, Luisa Mengatto, Andrea Duranti, Glauco Tarozzo, Giorgio Tarzia, Marco Mor, Rosalia Bertorelli, Angelo Reggiani & Daniele Piomelli (Březen 2013). „Antinociceptivní účinky inhibitoru amidázy kyseliny N-acylethanolaminové ARN077 na modelech bolesti hlodavců“. Bolest. 154 (3): 350–360. doi:10.1016 / j.pain.2012.10.018. PMC  3723234. PMID  23218523.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  9. ^ Jay M. West, Nikolai Zvonok, Kyle M. Whitten, Jodianne T. Wood & Alexandros Makriyannis (Únor 2012). „Hmotnostní spektrometrická charakterizace lidské N-acylethanolamin-hydrolyzující amidázy kyseliny“. Journal of Proteome Research. 11 (2): 972–981. doi:10.1021 / pr200735a. PMC  3706083. PMID  22040171.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  10. ^ Janani Ravi, Amita Sneh, Konstantin Šilo, Mohd W. Nasser & Ramesh K. Ganju (Květen 2014). „Inhibice FAAH zvyšuje anandamidem zprostředkované protinádorové účinky u nemalobuněčného karcinomu plic snížením regulace dráhy EGF / EGFR“. Cílový cíl. 5 (9): 2475–2486. doi:10.18632 / oncotarget.1723. PMC  4058020. PMID  24811863.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  11. ^ Tatsuya Tai, Kazuhito Tsuboi, Toru Uyama, Kim Masuda, Benjamin F. Cravatt, Hitoshi Houchi & Natsuo Ueda (Květen 2012). „Endogenní molekuly stimulující N-acylethanolamin hydrolyzující amidázu kyseliny (NAAA)“. ACS Chemical Neuroscience. 3 (5): 379–385. doi:10.1021 / cn300007s. PMC  3382453. PMID  22860206.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  12. ^ Andrea Armirotti, Elisa Romeo, Stefano Ponzano, Luisa Mengatto, Mauro Dionisi, Claudia Karacsonyi, Fabio Bertozzi, Gianpiero Garau, Glauco Tarozzo, Angelo Reggiani, Tiziano Bandiera, Giorgio Tarzia, Marco Mor & Daniele Piomelli (Květen 2012). "beta-laktony inhibují amidázu kyseliny N-acylethanolaminové S-acylací katalytického N-terminálního cysteinu". Dopisy ACS pro léčivou chemii. 3 (5): 422–426. doi:10,1021 / ml3 00056 r. PMC  4025845. PMID  24900487.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)