Beta-glucuronidaza

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Avvertenza
 Informațiile prezentate nu sunt sfaturi medicale și este posibil să nu fie corecte. Conținutul are doar scop ilustrativ și nu înlocuiește sfatul medicului: citiți avertismentele .
Beta-glucuronidaza
Model tridimensional al enzimei
Homotetramerul glucuronidazei
(se crede că este unitatea biologică) [1]
Numărul CE 3.2.1.31
Clasă Hidrolaza
Baze de date BRENDA , EXPASY , GTD , PPB ( RCSB PPB PDBe PDBj PDBsum )
Sursa:IUBMB
Editați datele pe Wikidata · Manual
Beta-glucuronidaza
Beta Glucuronidază Dimer.jpg
Unitatea asimetrică a β-glucuronidazei care prezintă situsul activ cu reziduurile Glu451, Tyr504 și Glu540, împreună cu reziduul potențial de susținere Asn450 [1]
Gene
HUGO GUSB 4696
Entrez 2990
Locus Chr. 7 q11.21
Proteină
OMIM 611499
UniProt P08236
Enzimă
Numărul CE 3.2.1.31



Editați datele pe Wikidata · Manual

Beta-glucuronidazele sunt enzime care sunt membre ale familiei glicozidazelor care catalizează transformarea glucidelor complexe. [2] β-glucuronidaza umană este un tip de glucuronidază (un membru al familiei glicozidazelor care catalizează hidroliza reziduurilor de acid β-D-glucuronic de la capătul nereducător al mucopolizaharidelor (numite și glicozaminoglicanii ), cum ar fi sulfatul de heparan. [ 2] [3] [4] β-glucuronidaza umană se găsește în lizozom . [5] [6] În marginea periei intestinului enzima transformă bilirubina conjugată în forma neconjugată pentru reabsorbție Β-glucuronidaza este prezentă și în sân lapte și contribuie la apariția icterului neonatal.

Structura

Β-glucuronidaza umană este sintetizată ca un monomer de 80 kDa (653 aminoacizi ) înainte ca o proteoliză să îndepărteze 18 aminoacizi de la capătul C-terminal pentru a forma un monomer de 78 kDa. [7] [8] β-glucuronidaza există ca un homotetramer de 332 kDa. [9] β-glucuronidaza umană conține mai multe formațiuni structurale importante, inclusiv un tip de β-butoi cunoscut sub numele de butoi „jelly roll” și butoi TIM .

Produs de lizozomii oricărei celule, se găsește în concentrații mari în zonele necrotice ale tumorilor mari [10] [11] [12] [13] , caracterizate prin examen chimico-histologic prin variații ale nivelurilor normale ale altor enzime ( fosfatază, esteraze nespecifice) [14] . Se utilizează pentru a modifica absorbția și acțiunea locală și sistemică a medicamentelor pe bază de glucuronide, inclusiv a agenților anti-cancer [15] [16] .
Studii mai ample privind conexiunea - până în prezent nefiind încă clarificate - și detectabile la examenul chimico-histologic dintre unele enzime și unele tipuri de tumori, au fost efectuate de: Barry Goldin în anii 1980 pentru enzimele beta-glucuronidază, nitroreductază, azoreduttsasi, și steroidul 7-alfa-dehidroxilaza; și de dr. Gunnar Johansson în anii 1990 pe aceleași enzime, la care a adăugat beta-glucozidază și sulfatază.

Mecanisme de cataliză

Β-glucuronidaza umană este omologă cu enzima Escherichia coli β-galactozidază. [17] [18] Această relație omologă, împreună cu cunoașterea faptului că glicozidazele efectuează adesea hidroliza catalizată de două reziduuri de acid, a permis dezvoltarea unei ipoteze mecaniciste. Conform acestei ipoteze, cele două reziduuri de acid glutamic Glu540 și Glu451 sunt respectiv resturile nucleofile și acide, iar restul de tirozină Tyr504 ar fi, de asemenea, implicat în cataliză.
În sprijinul acestei ipoteze, mutațiile induse experimental pe oricare dintre aceste trei reziduuri duc la o scădere semnificativă a activității enzimatice. În schimb, creșterea activității unei enzime mutante E451A (unde Glu451 este înlocuit cu un reziduu de alanină ) după adăugarea azidei este în concordanță cu faptul că Glu451 reprezintă reziduul acid / bază. [19] Alte studii efectuate utilizând analiza peptidelor marcate cu β-glucuronidază, după hidroliza unui substrat care intră într-o fază intermediară foarte stabilă, au permis cercetătorilor să determine că Glu540 este reziduul nucleofil. [20]

Deși tipul particular de substituție nucleofilă utilizat de β-glucuronidaza este încă neclar, dovezile inerente mecanismelor utilizate de omologii lor din familia glicozidazelor sugerează că aceste reacții sunt reacții calitative SN2.
Reacțiile se desfășoară printr-o stare de tranziție cu carbocații caracteristice. Inițial, aceste mecanisme, datorită acestei caracteristici de carbocație a stării de tranziție, au fost considerate a fi reacții SN1 care au procedat printr-un intermediar discret de „ion carbon”. Cu toate acestea, dovezi mai recente sugerează că aceste stări de carbocație au o durată cuprinsă între 10 femtosecunde și 0,1 nanosecunde (similară cu cea a unei perioade de vibrație a legăturii). Aceste vieți sunt prea scurte în timp pentru a da naștere unei reacții intermediare. Rezultă, din aceste dovezi, că aceste reacții, deși au un aspect SN1 datorită prezenței caracteristice a carbocației stărilor lor de tranziție, trebuie să fie reacții calitative SN2. [2]

Activitatea specifică a Tyr504 în mecanismul catalitic este, în schimb, clară. Prin compararea datelor structurale ale enzimei xilanază omoloage, s-a sugerat că Tyr504 al β-glucuronidazei ar putea stabiliza nucleofilul (Glu540) sau îi poate modula activitatea. [21]

În plus față de aceste reziduuri, un reziduu de asparagină conservat (numit Asn450) a fost sugerat să exercite o acțiune de stabilizare a substratului datorită prezenței unei legături de hidrogen la gruparea 2-hidroxil a substratului zahărului. [9] [22]

Sindromul Sly

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: sindromul Sly .

Deficitul de β-glucuronidază are ca rezultat boala metabolică moștenită, non-recesivă, cunoscută sub numele de sindrom Sly sau mucopolizaharidoză VII. O deficiență a acestei enzime determină acumularea mucopolizaharidelor nehidrolizate în corpul pacientului. Această boală poate fi extrem de debilitantă pentru pacient sau poate provoca picături fetale înainte de naștere. La pacienții supraviețuitori pot fi observați întârziere mintală , statură scurtă, trăsături faciale grosiere, anomalii ale coloanei vertebrale, hepatomegalie și splenomegalie . [5] Această boală a fost găsită și la o tulpină de șoareci , precum și la o familie de câini. [23] [24] Mai recent, cercetătorii au descoperit o familie felină care are și deficiențe în activitatea β-glucuronidazei.
Sursa acestei reduceri a activității a fost identificată ca o mutație E351K (Glu351 a mutat la un reziduu de lizină ). Glu351 este conservat la mamifere, ceea ce sugerează o funcție importantă pentru acest reziduu. O examinare cu raze X a structurii cristaline umane sugerează că acest reziduu (Glu352 în enzima umană), care este îngropat adânc în domeniul butoiului TIM , poate fi important pentru stabilizarea structurii terțiare a enzimei. [25]
În structura cristalină, Arg216, un membru al domeniului „rolă de jeleu” al proteinei, pare să formeze o punte de sare cu Glu352. Prin urmare, Glu352 este probabil implicat în stabilizarea interacțiunii dintre două domenii tridimensionale diferite ale enzimei. [1]

Aplicații moleculare: se utilizează ca genă reporter

În biologia moleculară, β-glucuronidaza este utilizată ca genă raportoare pentru a monitoriza expresia genelor în celulele de mamifere și plante. Monitorizarea activității β-glucuronidazei prin utilizarea unui test GUS permite determinarea expresiei spațiale și temporale a genei în cauză. [26] Imaginile grafice moleculare au fost produse folosind pachetul UCSF Chimera de la Departamentul de Resurse pentru Biocomputer, Vizualizare și Calcul de la Universitatea din California, San Francisco.

Notă

  1. ^ a b c S. Jain, WB. Drendel; ZW. Chen; FS. Mathews; WS. Viclean; JH. Grubb, Structura beta-glucuronidazei umane dezvăluie țintirea lizozomală candidată și motivele la locul activ. , în Nat Struct Biol , vol. 3, nr. 4, aprilie 1996, pp. 375-81, PMID 8599764 .
  2. ^ a b c Michael, ed. Sinnott, Cataliză biologică cuprinzătoare , vol. 1, Manchester, Marea Britanie, Academic Press, 1998, pp. 119–138, ISBN 0-12-646864-8 .
  3. ^ JD. McCarter, SG. Withers, Mecanisme de hidroliză glicozidică enzimatică , în Curr Opin Struct Biol , vol. 4, nr. 6, Dec 1994, pp. 885-92, PMID 7712292 .
  4. ^ Sinnott ML, Mecanisme catalitice de transfer glicozil enimatic , în Chem Rev , vol. 90, 1990, pp. 1171-1202, DOI : 10.1021 / cr00105a006 .
  5. ^ a b William L. Nyhan, Bruce Barshop, Pinar Ozand, Atlas of Metabolic Diseases , ediția a doua, Londra, Marea Britanie, Hodder Arnold, 2005, pp. 501–503 , 546–550 , ISBN 0-340-80970-1 .
  6. ^ JL. Van Lancker, PL. Lentz, Studiu privind locul biosintezei beta-glucuronidazei și apariția acesteia în lizozom la șobolani normali și hipoxici. , în J Histochem Cytochem , voi. 18, nr. 8, august 1970, pp. 529-41, PMID 5449980 .
  7. ^ DOMNUL. Islamul, JH. Grubb; WS. Sly, procesarea C-terminală a beta-glucuronidazei umane. Propeptida este necesară pentru exprimarea completă a activității catalitice, a retenției intracelulare și a fosforilării corespunzătoare. , în J Biol Chem , vol. 268, nr. 30 octombrie 1993, pp. 22627-33, PMID 8226771 .
  8. ^ JM. Shipley, JH. Grubb; WS. Sly, Rolul glicozilării și fosforilării în expresia beta-glucuronidazei umane active. , în J Biol Chem , vol. 268, nr. 16, iunie 1993, pp. 12193-8, PMID 8505339 .
  9. ^ a b Kim HW, Mino K, Ishikawa K,Cristalizare și analiză preliminară cu raze X a endoglucanazei din Pyrococcus horikoshii , în Acta Crystallogr. Sectă. F Struct. Biol. Strigă. Comun. , vol. 64, Pt 12, decembrie 2008, pp. 1169–71, DOI : 10.1107 / S1744309108036919 , PMC 2593689 , PMID 19052378 .
  10. ^ (EN) Graaf, M.; Boven, E.; Scheeren, HW; Haisma, HJ; Pinedo, HM, eliberare de medicamente mediate de beta-glucuronidază , proiectare farmaceutică actuală, volumul 8, numărul 15, 1 iulie 2002, pp. 1391-1403 (13) , pe ingentaconnect.com . Activarea selectivă a unui promedicament relativ netoxic de către o enzimă prezentă numai în tumoră ar trebui să mărească concentrația medicamentului la locul tumorii și să conducă la un efect antitumoral mai bun și la o reducere a toxicității sistemice în comparație cu chimioterapia convențională. β-Glucuronidaza este o astfel de enzimă. Este exprimat în mod normal în lizozomii celulelor. Cu toate acestea, în tumorile mai mari, nivelurile ridicate ale enzimei sunt prezente în zonele necrotice . Au fost sintetizate mai multe promedicamente glucuronide care pot fi activate de β- glucuronidază.
  11. ^ ( RO ) O abordare cu toxicitate minimă a terapiei împotriva cancerului: rolul posibil al beta-glucuronidazei. , Med Ipoteze. 1980 ianuarie; 6 (1): 85-92., PMID 7382890 , la ncbi.nlm.nih.gov . Majoritatea celulelor canceroase diferă de celulele normale prin faptul că prezintă o activitate beta-glucuronidazică mai mare și un pH mai scăzut al citoplasmei lor. Pot fi concepute medicamente anti-cancer care să profite de acești gradienți pentru a oferi toxicitate maximă pentru tumori și toxicitate minimă pentru țesuturile normale.
  12. ^ (EN) A C. Vaquero, C. Masson, M. Guigon, J. Hewitt, Beta-glucuronidaza în tumorile cutanate umane, European Journal of Cancer, octombrie 1975 Volumul 11, numărul 10, paginile 739-742, IN5-IN6, DOI: https://dx.doi.org/10.1016/0014-2964(75)90049-3 , pe ejcancer.com .
  13. ^ (EN) SC KASDON, MD; WH FISHMAN, dr.; F. HOMBURGER, MD, STUDII BETA-GLUCURONIDAZE LA FEMEI2. Cancer of the Cervix Uteri , JAMA, 11 noiembrie 1950, Vol 144, No. 11, 1950; 144 (11): 892-896. doi: 10.1001 / jama.1950.02920110004002 [ link rupt ] , pe jama.jamanetwork.com .
  14. ^ (EN) Bernhard Grace M. Jeffree, CHG Price, Tumors osoase ȘI ENZIMELE LOR - Un studiu al fosfatazelor, esterazelor nespecifice și Beta-glucuronidazei tumorilor osteogene și a leziunilor cartilaginoase, fibroblastice și cu celule gigant, osul și articulația Jurnal, publicat la 1 februarie 1965 , la bjj.boneandjoint.org.uk . citat de 76
  15. ^ (EN) Bernhard Sperker, Janne T. Backman, Heyo K. Kroemer, The Role of β-Glucuronidase in Drug Targeting and Drug Disposition in Humans, Clinical Pharmacokinetics, July 1997, Volume 33, Issue 1, pp 18-31, First online: 25 octombrie 2012 , la link.springer.com .
  16. ^ (EN) Bernhard Sanjeev Jain1, 3, William B. Drendel, Zhi-wei Chen, F. Scott Mathews, William S. Sly & Jeffrey H. Grubb, Structura umană-glucuronidază Dezvăluie candidații țintirea lizozomală și motivele la locul activ, în Nature Structural Biology 3, 375 - 381 (1996) doi: 10.1038 / nsb0496-375 , pe nature.com .
  17. ^ B. Henrissat, A. Bairoch, Noi familii în clasificarea glicozil hidrolazelor pe baza asemănărilor secvenței aminoacizilor. , în Biochem J , 293 (Pt 3), august 1993, pp. 781-8, PMID 8352747 .
  18. ^ B. Henrissat, O clasificare a glicozil hidrolazelor pe baza asemănărilor secvenței aminoacizilor. , în Biochem J , 280 (Pt 2), Dec 1991, pp. 309-16, PMID 1747104 .
  19. ^ DOMNUL. Islam, S. Tomatsu; GN. Șah; JH. Grubb; S. Jain; WS. Sly, reziduuri active ale site-ului beta-glucuronidazei umane. Dovezi pentru Glu (540) ca nucleofil și Glu (451) ca reziduu acid-bazic. , în J Biol Chem , vol. 274, nr. 33, august 1999, pp. 23451-5, PMID 10438523 .
  20. ^ AW. Wong, S. He; JH. Grubb; WS. Viclean; SG. Withers, identificarea Glu-540 ca nucleofil catalitic al beta-glucuronidazei umane utilizând spectrometria de masă prin electrospray. , în J Biol Chem , vol. 273, nr. 51, Dec 1998, pp. 34057-62, PMID 9852062 .
  21. ^ EzCatDB: T00066 , pe EzCatDB: O bază de date a mecanismelor catalitice . Accesat la 2 februarie 2014 (arhivat din original la 17 iunie 2009) .
  22. ^ B. Henrissat, I. Callebaut; S. Fabrega; P. Lehn; JP. Mornon; G. Davies, Mașini catalitice conservate și predicția unui pli comun pentru mai multe familii de glicozil hidrolaze. , în Proc Natl Acad Sci SUA , vol. 92, nr. 15, iulie 1995, pp. 7090-4, PMID 7624375 .
  23. ^ EH. Birkenmeier, MT. Davisson; WG. Beamer; REGE. Ganschow; CA. Vogler; B. Gwynn; KA. Lyford; LM. Maltais; CJ. Wawrzyniak, mucopolizaharidoză murină tip VII. Caracterizarea unui șoarece cu deficit de beta-glucuronidază. , în J Clin Invest , vol. 83, nr. 4, aprilie 1989, pp. 1258-66, DOI : 10.1172 / JCI114010 , PMID 2495302 .
  24. ^ Eu. Haskins, RJ. Desnick; N. DiFerrante; PF. Jezyk; DF. Patterson, deficit de beta-glucuronidază la un câine: un model de mucopolizaharidoză umană VII. , în Pediatr Res , vol. 18, nr. 10 octombrie 1984, pp. 980-4, PMID 6436780 .
  25. ^ JC. Fyfe, RL. Kurzhals; EU INSUMI. Lassalina; PS. Henthorn; RELATII CU PUBLICUL. Alur; P. Wang; JH. Wolfe; U. Giger; EU INSUMI. Haskins; DF. Patterson; H. Sun, Bază moleculară a deficitului de beta-glucuronidază felină: un model animal de mucopolizaharidoză VII. , în Genomică , vol. 58, nr. 2, iunie 1999, pp. 121-8, DOI : 10.1006 / geno.1999.5825 , PMID 10366443 .
  26. ^ SV. Marathe, JE. McEwen, vectori cu gena reporter gus pentru identificarea și cuantificarea regiunilor promotor din Saccharomyces cerevisiae. , în Gene , vol. 154, n. 1, februarie 1995, pp. 105-7, PMID 7867935 .
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Beta-glucuronidasi&oldid=104436297 ”