PEPD - PEPD - Wikipedia

Эта статья о человеческом генном продукте PEPD. О болевом расстройстве см. Приступообразное сильное болевое расстройство.
PEPD
Protein PEPD PDB 2iw2.png
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыPEPD, ПРОЛИДАЗА, пептидаза D
Внешние идентификаторыOMIM: 613230 MGI: 97542 ГомолоГен: 239 Генные карты: PEPD
Расположение гена (человек)
Хромосома 19 (человек)
Chr.Хромосома 19 (человек)[1]
Хромосома 19 (человек)
Genomic location for PEPD
Genomic location for PEPD
Группа19q13.11Начинать33,386,950 бп[1]
Конец33,521,791 бп[1]
Экспрессия РНК шаблон
PBB GE PEPD 202108 at fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

5184

18624

Ансамбль

ENSG00000124299

ENSMUSG00000063931

UniProt

P12955

Q11136

RefSeq (мРНК)

NM_001166057
NM_000285
NM_001166056

NM_008820

RefSeq (белок)

NP_000276
NP_001159528
NP_001159529

NP_032846

Расположение (UCSC)Chr 19: 33.39 - 33.52 МбChr 7: 34.91 - 35.04 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

Xaa-Pro дипептидаза, также известный как пролидаза, является фермент что у людей кодируется PEPD ген.[5][6][7]

Функция

Дипептидаза Xaa-Pro представляет собой цитозольный дипептидаза который гидролизует дипептиды с пролин или гидроксипролин на карбоксильном конце (но не Pro-Pro). Это важно в метаболизме коллагена из-за высокого уровня иминокислоты.[7] Мутации в локусе PEPD вызывают недостаточность пролидазы. Это характерно для Iminodipeptidurea, кожные язвы, умственная отсталость и рецидивирующие инфекции.

Структура

Пролидазы подпадают под подкласс металлопептидазы которые включают двухъядерный активный сайт металлические кластеры.[8] Этот металлический кластер облегчает катализ выступая в качестве субстрат сайт привязки, активируя нуклеофилы, и стабилизация переходное состояние. Кроме того, пролидазы относятся к меньшему семейству ферментов «лаваш», которые расщепляют амидо-, имидо-, и амидино- содержащие облигации.[9] Складка «лаваш», содержащая металлический центр, окруженный двумя четко очерченными карманами для связывания субстрата, позволяет пролидазе специфически расщеплять любые непролиновые аминокислота и пролин.

Prolidase cleavage of peptide to yield alanine and proline

Первая в истории решенная структура пролидазы была получена гипертермофильный Археон Pyrococcus furiosus (Пфпрол).[8] Этот димер имеет кристаллическую структуру с двумя примерно симметричными мономеры что у обоих есть N-концевой домен, состоящий из шести нитей смешанного β-листа, окруженного пятью α-спирали, спиральный линкер и С-концевой домен, состоящий из смешанного шестинитевого β-лист между ними расположены четыре α-спирали. Изогнутый β-лист Домена II имеет складку «лаваш». Активный центр расположен на внутренней поверхности β-слоя домена II с заметным двухъядерным Co кластер закреплен боковыми цепями двух аспартат остатки (Asp209 и Asp220), два глутамат остатки (Glu313 и Glu327) и гистидин остаток (His284). Карбоксилат группы аспартата и глутамин Остатки служат мостами между двумя атомами Со. в кристаллизация в процессе атомы Co заменяются на Zn, что препятствует ферментативной активности.

В отличие от Pfprol, структура человеческого варианта остается плохо изученной. Последовательность гомология между человеком и Pfprol дает только 25% идентичности и 43% сходства.[10] Две доступные структуры пролидазы человека доступны на Банк данных белков находятся гомодимеры содержать либо Na или Mn, которые связываются с аминокислотами, аналогичными аминокислотам в Pfprol: Glu412 (Glu313 в Pfprol), связывается с первым ионом, Asp276 (Asp209 в Pfprol) связывается со вторым ионом, а Asp287 и Glu452 связываются с обоими (Asp220 и Glu327 в Pfprol ).

Asp209, Asp220, Glu313, Glu327 и His284 составляют активный центр пролидазы из Pyrococcus furiosus (1ПВ9). Ионы цинка соединены карбоксилатными группами остатков аспартата и глутамина. Также указаны длины связей между ионами цинка и карбоксилатными группами аминокислот.

Функция

Из-за циклической структуры пролина лишь немногие пептидазы может разорвать связь между пролином и другими аминокислотами.[11] Вместе с пролиназа Пролидаза - единственные известные ферменты, которые могут расщеплять дипептиды с образованием свободного пролина. Пролидаза служит для гидролиза диетических и эндогенный Дипептиды Xaa-Pro. В частности, он важен для катализирования последней стадии распада проколлагена, коллаген и другие пролинсодержащие пептиды в свободные аминокислоты, которые будут использоваться для роста клеток.[12] Кроме того, он также участвует в процессе рециркуляции пролина из дипептидов Xaa-Pro для ресинтеза коллагена. Пролин и гидроксипролин составляют четверть аминокислотных остатков в коллагене, который является самым распространенным белком в организме по массе и играет важную роль в поддержании соединительная ткань в организме.[12][13]

Механизм

Механизм каталитической активности пролидазы остается в основном не охарактеризованным.[14] Однако биохимические и структурные анализы аминопептидаза (APPro), метионинаминопептидаза (MetAP), и пролидаза, все члены «лаваша» металлоферменты, предполагают, что они используют общую схему механизма.[9] Основное отличие возникает в расположении карбонил атом кислорода ножничная пептидная связь.

Предлагаемая схема механизма металлзависимого фермента лаваша с нумерацией остатков eMetAP.[9]

Следующий механизм показывает предложенную схему металло-зависимого фермента «лаваша» с нумерацией остатков, соответствующей нумерации остатков метионинаминопептидазы из Кишечная палочка.[9] Как показано в промежуточном звене I рисунка, три потенциальных кислый аминокислотные остатки взаимодействуют с N-концом субстрата способом, который еще предстоит определить. Карбонильная и амидная группы разрезной пептидной связи взаимодействуют с первым ионом металла, M1, в дополнение к His178 и His79, соответственно. M1 и Glu204 активируют молекулу воды, чтобы подготовить ее нуклеофильная атака у карбонильного углерода ножницеобразной пептидной связи. Затем четырехгранный средний (Промежуточное соединение II) стабилизируется при взаимодействии с M1 и His178. Наконец, Glu204 предоставляет протон к амина выходящего пептид (P1 ’). Это приводит к распаду промежуточного соединения (промежуточного соединения III), которое сохраняет свои взаимодействия с M1 и His178.

Регулирование

Посттрансляционные модификации пролидазы регулируют ее ферментативные способности. Фосфорилирование пролидазы увеличивают свою активность, в то время как дефосфорилирование приводит к снижению активности ферментов.[15] Анализ известных консенсусная последовательность требующийся для серин /треонин фосфорилирование показало, что пролидаза содержит по крайней мере три потенциальных сайта для фосфорилирования серина / треонина. Оксид азота, оба экзогенно приобрел и эндогенно сгенерировано, было показано, что увеличивает активность пролидазы за время и дозозависимый путем фосфорилирования по этим сериновым и треониновым сайтам.[16] Кроме того, пролидаза также может регулироваться тирозин сайты фосфорилирования, которые опосредуются ФАК и MAPK сигнальные пути.[15]

Актуальность болезни

Дефицит пролидазы приводит к редкому, тяжелому аутосомно-рецессивное заболевание (недостаточность пролидазы ), который вызывает множество хронических изнурительных состояний у людей.[17] Эти фенотипический симптомы различаются и могут включать кожные язвы, умственная отсталость, спленомегалия, повторяющийся инфекции, светочувствительность, гиперкератоз, и необычный внешний вид лица. Кроме того, было обнаружено, что активность пролидазы отклоняется от нормы по сравнению со здоровыми уровнями при различных заболеваниях, включая, помимо прочего: биполярное расстройство, рак молочной железы, рак эндометрия, келоидный рубец формирование Эректильная дисфункция, болезнь печени, рак легких, гипертония, меланома, и хронический панкреатит.[11] При некоторых формах рака с повышенным уровнем активности пролидазы, таких как меланома, дифференциальная экспрессия пролидазы и ее субстратная специфичность в отношении дипептидов с пролином на уровне карбоксил конец предполагает, что пролидаза может стать жизнеспособным, селективным эндогенный фермент-мишень для пролина пролекарства.[18] Сыворотка активность фермента пролидазы в настоящее время также исследуется как возможное, надежное маркер для болезней, включая хронический гепатит В и фиброз печени.[19][20][21]

Другие приложения

Дезактивация: Пролидаза из гипертермофильных архей Pyrococcus furiosus (Pfprol) потенциально может применяться для обеззараживания фосфорорганический нервно-паралитические вещества в боевые отравляющие вещества.[22] Кроме того, пролидаза также может служить для обнаружения фтор -содержащий фосфорорганический нейротоксины, как и боевые отравляющие вещества G-типа, и могли противодействовать фосфорорганический интоксикация и защитить от воздействия диизопропилфторфосфат когда инкапсулированный в липосомы.[23][24]

Модельные организмы

Модельные организмы были использованы при изучении функции PEPD. Условный нокаутирующая мышь линия называется Pepdtm1a (КОМП) Wtsi был создан на Wellcome Trust Sanger Institute.[25] Самцы и самки животных прошли стандартизованный фенотипический скрининг[26] для определения последствий удаления.[27][28][29][30] Проведены дополнительные проверки: - Углубленное иммунологическое фенотипирование[31]

Рекомендации

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000124299 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000063931 - Ансамбль, Май 2017
  3. ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:». Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  5. ^ Эндо Ф., Тануэ А., Накаи Х., Хата А., Индо И, Титани К., Мацуда I. (март 1989 г.). «Первичная структура и локализация генов пролидазы человека». Журнал биологической химии. 264 (8): 4476–81. PMID  2925654.
  6. ^ Тануэ А., Эндо Ф, Мацуда I. (июль 1990 г.). «Структурная организация гена пролидазы человека (пептидаза D) и демонстрация частичной делеции гена у пациента с недостаточностью пролидазы». Журнал биологической химии. 265 (19): 11306–11. PMID  1972707.
  7. ^ а б «Энтрез Ген: пептидаза D PEPD».
  8. ^ а б Махер М.Дж., Гош М., Грюнден А.М., Менон А.Л., Адамс М.В., Фриман Х.С., Гусс Дж.М. (март 2004 г.). «Структура пролидазы Pyrococcus furiosus». Биохимия. 43 (10): 2771–83. Дои:10.1021 / bi0356451. PMID  15005612.
  9. ^ а б c d Лоутер В.Т., Мэтьюз Б.В. (декабрь 2002 г.). «Металлоаминопептидазы: общие функциональные темы в разнородной структурной среде». Химические обзоры. 102 (12): 4581–608. Дои:10.1021 / cr0101757. PMID  12475202.
  10. ^ Лупи А., Тенни Р., Росси А., Цетта Г., Форлино А. (ноябрь 2008 г.). «Человеческая пролидаза и недостаточность пролидазы: обзор характеристик фермента, участвующего в рециркуляции пролина, и последствий его мутаций». Аминокислоты. 35 (4): 739–52. Дои:10.1007 / s00726-008-0055-4. PMID  18340504. S2CID  925797.
  11. ^ а б Китченер Р.Л., Грюнден А.М. (август 2012 г.). «Функция пролидазы в метаболизме пролина и ее медицинские и биотехнологические применения». Журнал прикладной микробиологии. 113 (2): 233–47. Дои:10.1111 / j.1365-2672.2012.05310.x. PMID  22512465. S2CID  22164798.
  12. ^ а б Суразинский А., Милтык В., Палка Дж., Панг Дж. М. (ноябрь 2008 г.). «Пролидазозависимая регуляция биосинтеза коллагена». Аминокислоты. 35 (4): 731–8. Дои:10.1007 / s00726-008-0051-8. PMID  18320291. S2CID  13025572.
  13. ^ Пханг Дж. М., Дональд С. П., Пандхаре Дж., Лю Й. (ноябрь 2008 г.). «Метаболизм пролина, субстрата стресса, модулирует канцерогенные пути». Аминокислоты. 35 (4): 681–90. Дои:10.1007 / s00726-008-0063-4. PMID  18401543. S2CID  26081769.
  14. ^ Graham SC, Lilley PE, Lee M, Schaeffer PM, Kralicek AV, Dixon NE, Guss JM (январь 2006 г.). «Кинетический и кристаллографический анализ мутантной аминопептидазы P Escherichia coli: понимание субстрата распознавания и механизма катализа». Биохимия. 45 (3): 964–75. Дои:10.1021 / bi0518904. PMID  16411772.
  15. ^ а б Surazyński A, Pałka J, Wołczyński S (апрель 2001 г.). «Фосфорилирование пролидазы увеличивает активность фермента». Молекулярная и клеточная биохимия. 220 (1–2): 95–101. Дои:10.1023 / а: 1010849100540. PMID  11451388. S2CID  25456347.
  16. ^ Суразинский А., Лю Ю., Милтык В., Панг Дж. М. (декабрь 2005 г.). «Оксид азота регулирует активность пролидазы путем фосфорилирования серина / треонина». Журнал клеточной биохимии. 96 (5): 1086–1094. Дои:10.1002 / jcb.20631. PMID  16167338. S2CID  33258991.
  17. ^ Viglio S, Annovazzi L, Conti B, Genta I, Perugini P, Zanone C и др. (Февраль 2006 г.). «Роль новых методов в исследовании недостаточности пролидазы: от диагностики до разработки возможного терапевтического подхода». Журнал хроматографии B. 832 (1): 1–8. Дои:10.1016 / j.jchromb.2005.12.049. PMID  16434239.
  18. ^ Миттал С., Сонг Х, Виг Б.С., Ландовски С.П., Ким И., Хилфингер Дж.М., Амидон Г.Л. (2005). «Пролидаза, потенциальный фермент-мишень для меланомы: дизайн пролин-содержащих дипептидоподобных пролекарств». Молекулярная фармацевтика. 2 (1): 37–46. Дои:10.1021 / mp049922p. PMID  15804176.
  19. ^ Шен В., Улука Ю., Эдже А., Каплан И., Бозкурт Ф., Актар Ф. и др. (Ноябрь 2014 г.). «Активность пролидазы сыворотки и оксидантно-антиоксидантный статус у детей с хронической инфекцией вируса гепатита В». Итальянский журнал педиатрии. 40 (1): 95. Дои:10.1186 / s13052-014-0095-1. ЧВК  4247636. PMID  25425101.
  20. ^ Дуйгу Ф, Аксой Н, Чичек А.С., Бутун I, Унлу С (сентябрь 2013 г.). «Указывает ли пролидаза на обострение инфекции гепатита В?». Журнал клинического лабораторного анализа. 27 (5): 398–401. Дои:10.1002 / jcla.21617. ЧВК  6807447. PMID  24038226.
  21. ^ Stanfliet JC, Locketz M, Berman P, Pillay TS (май 2015 г.). «Оценка полезности пролидазы сыворотки в качестве маркера фиброза печени». Журнал клинического лабораторного анализа. 29 (3): 208–13. Дои:10.1002 / jcla.21752. ЧВК  6807100. PMID  24798655.
  22. ^ Theriot CM, Du X, Tove SR, Grunden AM (август 2010 г.). «Повышение каталитической активности гипертермофильных пролидаз Pyrococcus для детоксикации фосфорорганических нервно-паралитических агентов в широком диапазоне температур». Прикладная микробиология и биотехнология. 87 (5): 1715–26. Дои:10.1007 / s00253-010-2614-3. PMID  20422176. S2CID  1363629.
  23. ^ Симонян А.Л., Гримсли Дж. К., Флаундерс А. В., Шёнигер Дж. С., Ченг Т.С., ДеФранк Дж. Дж., Уайлд Дж. Р. (2001). «Биосенсор на основе ферментов для прямого обнаружения фторсодержащих органофосфатов». Analytica Chimica Acta. 442: 15–23. Дои:10.1016 / S0003-2670 (01) 01131-X.
  24. ^ Petrikovics I, Cheng TC, Papahadjopoulos D, Hong K, Yin R, DeFrank JJ и др. (Сентябрь 2000 г.). «Длинно циркулирующие липосомы, инкапсулирующие ангидролазу фосфорорганической кислоты при антагонизме диизопропилфторфосфата». Токсикологические науки. 57 (1): 16–21. Дои:10.1093 / toxsci / 57.1.16. PMID  10966507.
  25. ^ Гердин А.К. (2010). «Программа генетики мыши Сэнгера: характеристика мышей с высокой пропускной способностью». Acta Ophthalmologica. 88: 925–7. Дои:10.1111 / j.1755-3768.2010.4142.x. S2CID  85911512.
  26. ^ а б «Международный консорциум по фенотипированию мышей».
  27. ^ Скарнес В.К., Розен Б., Вест А.П., Кутсуракис М., Бушелл В., Айер В. и др. (Июнь 2011 г.). «Ресурс условного нокаута для полногеномного исследования функции генов мыши». Природа. 474 (7351): 337–42. Дои:10.1038 / природа10163. ЧВК  3572410. PMID  21677750.
  28. ^ Долгин Е. (июнь 2011 г.). "Библиотека мыши настроена на нокаут". Природа. 474 (7351): 262–3. Дои:10.1038 / 474262a. PMID  21677718.
  29. ^ Коллинз Ф.С., Россант Дж., Вурст В. (январь 2007 г.). «Мышь по всем причинам». Клетка. 128 (1): 9–13. Дои:10.1016 / j.cell.2006.12.018. PMID  17218247. S2CID  18872015.
  30. ^ Уайт Дж. К., Гердин А. К., Карп Н. А., Райдер Э., Бульян М., Буссел Дж. Н. и др. (Июль 2013). «Полногеномное поколение и систематическое фенотипирование мышей с нокаутом открывает новые роли для многих генов». Клетка. 154 (2): 452–64. Дои:10.1016 / j.cell.2013.06.022. ЧВК  3717207. PMID  23870131.
  31. ^ а б «Консорциум иммунофенотипирования инфекций и иммунитета (3i)».

дальнейшее чтение