Adenozin deaminază - Adenosine deaminase
Adenozină / AMP deaminază | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identificatori | |||||||||
Simbol | A_deaminase | ||||||||
Pfam | PF00962 | ||||||||
Clanul Pfam | CL0034 | ||||||||
InterPro | IPR001365 | ||||||||
PROSITE | PDOC00419 | ||||||||
SCOP2 | 1add / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd01320 | ||||||||
|
Domeniul adenozin deaminază (editază) | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identificatori | |||||||||
Simbol | A_deamin | ||||||||
Pfam | PF02137 | ||||||||
InterPro | IPR002466 | ||||||||
PROSITE | PDOC00419 | ||||||||
SCOP2 | 1add / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
|
Adenozină / AMP deaminază N-terminală | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identificatori | |||||||||
Simbol | A_deaminase_N | ||||||||
Pfam | PF08451 | ||||||||
InterPro | IPR013659 | ||||||||
|
Adenozin deaminaza (cunoscută și sub numele de adenozin aminohidrolază sau ADA ) este o enzimă ( EC 3.5.4.4 ) implicată în metabolismul purinelor . Este necesar pentru descompunerea adenozinei din alimente și pentru rotația acizilor nucleici din țesuturi.
Funcția sa principală la om este dezvoltarea și menținerea sistemului imunitar. Cu toate acestea, rolul fiziologic complet al ADA nu este încă complet înțeles.
Structura
ADA există atât sub formă mică (ca monomer), cât și sub formă mare (ca complex dimer). Sub formă de monomer, enzima este un lanț polipeptidic, pliat în opt fire de butoaie paralele α / β, care înconjoară un buzunar central adânc care este locul activ. În plus față de cele opt butoaie centrale β și opt helice α periferice , ADA conține și cinci elice suplimentare: reziduurile de 19-76 se împart în trei spirale, situate între pliurile β1 și α1; și două helice carboxi-terminale antiparalele sunt situate peste amino-terminalul barilului β.
Situl activ ADA conține un ion de zinc, care este situat în adâncimea cea mai adâncă a sitului activ și coordonat de cinci atomi din His15, His17, His214, Asp295 și substrat. Zincul este singurul cofactor necesar activității.
Substratul, adenozina, este stabilizat și legat de situsul activ prin nouă legături de hidrogen. Grupul carboxil al Glu217, aproximativ coplanar cu inelul purinic al substratului, este în poziția de a forma o legătură de hidrogen cu N1 a substratului. Grupul carboxil al Asp296, de asemenea coplanar cu inelul purinic al substratului, formează legătură de hidrogen cu N7 al substratului. Grupul NH al Gly184 este în poziția de a forma o legătură de hidrogen cu N3 a substratului. Asp296 formează legături atât cu ionul Zn 2+ , cât și cu 6-OH al substratului. His238 se leagă de asemenea de hidrogen la substratul 6-OH. 3'-OH al substratului riboză formează o legătură de hidrogen cu Asp19, în timp ce 5'-OH formează o legătură de hidrogen cu His17. Două legături suplimentare de hidrogen sunt formate la moleculele de apă, la deschiderea situsului activ, de către 2'-OH și 3'-OH ale substratului.
Datorită încastrării situsului activ din interiorul enzimei, substratul, odată legat, este aproape complet sechestrat din solvent. Expunerea la suprafață a substratului la solvent atunci când este legat este de 0,5% expunerea la suprafață a substratului în stare liberă.
Reacții
ADA dezaminează ireversibil adenozina, transformând-o în inozina nucleozidică aferentă prin substituirea grupării amino cu o grupare ceto.
Inozina poate fi apoi deribosilată (eliminată din riboză ) de către o altă enzimă numită purină nucleozid fosforilază (PNP), transformând-o în hipoxantină .
Mecanismul catalizei
Mecanismul propus pentru dezaminarea catalizată de ADA este eliminarea-adăugare stereospecifică prin intermediar tetraedric. Prin oricare mecanism, Zn 2+ ca un electrofil puternic activează o moleculă de apă, care este deprotonată de Asp295 de bază pentru a forma hidroxidul de atac. His238 orientează molecula de apă și stabilizează sarcina hidroxidului atacant. Glu217 este protonat pentru a dona un proton la N1 al substratului.
Reacția este stereospecifică datorită localizării reziduurilor de zinc, Asp295 și His238, care toate se confruntă cu partea B a inelului de purină al substratului.
S-a observat inhibiție competitivă pentru ADA, în care produsul inozină acționează asupra inhibitorului competitiv al activității enzimatice.
Funcţie
ADA este considerată una dintre enzimele cheie ale metabolismului purinelor. Enzima a fost găsită la bacterii, plante, nevertebrate, vertebrate și mamifere, cu o conservare ridicată a secvenței de aminoacizi . Gradul ridicat de conservare a secvenței de aminoacizi sugerează natura crucială a ADA în calea de salvare a purinei.
În primul rând, ADA la om este implicat în dezvoltarea și menținerea sistemului imunitar. Cu toate acestea, asocierea ADA a fost observată și cu diferențierea celulelor epiteliale , neurotransmisia și întreținerea gestației . S-a propus, de asemenea, că ADA, în plus față de descompunerea adenozinei, stimulează eliberarea aminoacizilor excitatori și este necesară cuplării receptorilor de adenozină A1 și a proteinelor G heterotrimerice . Deficitul de adenozin deaminază duce la fibroză pulmonară, sugerând că expunerea cronică la niveluri ridicate de adenozină poate exacerba răspunsurile la inflamație, mai degrabă decât a le suprima. De asemenea, s-a recunoscut că proteina și activitatea adenozin deaminazei sunt reglate în sus în inimile șoarecilor care supraexprimă HIF1α , ceea ce explică parțial nivelurile atenuate de adenozină din inimile care exprimă HIF-1α în timpul stresului ischemic .
Patologie
Unele mutații ale genei pentru adenozin deaminază fac ca aceasta să nu fie exprimată. Deficiența rezultată este o cauză a imunodeficienței combinate severe (SCID), în special a moștenirii autozomale recesive. Nivelurile deficitare de ADA au fost, de asemenea, asociate cu inflamația pulmonară, moartea celulelor timice și semnalizarea defectă a receptorilor celulelor T.
În schimb, mutațiile care determină supraexprimarea acestei enzime sunt o cauză a anemiei hemolitice .
Există unele dovezi că o alelă diferită (ADA2) poate duce la autism .
Nivelurile crescute de ADA au fost, de asemenea, asociate cu SIDA .
Izoforme
Există 2 izoforme ale ADA: ADA1 și ADA2.
- ADA1 se găsește în majoritatea celulelor corpului, în special în limfocite și macrofage , unde este prezent nu numai în citosol și nucleu, ci și ca forma ecto- pe membrana celulară atașată la dipeptidil peptidază-4 (aka, CD26). ADA1 este implicat în cea mai mare parte în activitatea intracelulară și există atât sub formă mică (monomer), cât și sub formă mare (dimer). Interconversia formelor mici spre mari este reglementată de un „factor de conversie” în plămâni.
- ADA2 a fost identificat pentru prima dată în splina umană. Ulterior, a fost găsit în alte țesuturi, inclusiv macrofagul, unde coexista cu ADA1. Cele două izoforme reglează raportul dintre adenozină și dezoxiadenozină potențând uciderea paraziților. ADA2 se găsește predominant în plasma și serul uman și există doar ca homodimer.
Semnificația clinică
ADA2 este forma predominantă prezentă în plasma sanguină umană și este crescută în multe boli, în special în cele asociate sistemului imunitar: de exemplu artrita reumatoidă , psoriazisul și sarcoidoza . Izoforma ADA2 plasmatică este, de asemenea, crescută în majoritatea cancerelor. ADA2 nu este omniprezent, dar coexistă cu ADA1 numai în monocite-macrofage.
ADA plasmatică totală poate fi măsurată utilizând cromatografie lichidă de înaltă performanță sau tehnici enzimatice sau colorimetrice. Poate că cel mai simplu sistem este măsurarea amoniacului eliberat din adenozină atunci când este descompus în inozină. După incubarea plasmei cu o soluție tamponată de adenozină, amoniacul reacționează cu un reactiv Berthelot pentru a forma o culoare albastră care este proporțională cu cantitatea de activitate enzimatică. Pentru a măsura ADA2, se adaugă eritro-9- (2-hidroxi-3-nonil) adenină (EHNA) înainte de incubare, astfel încât să inhibe activitatea enzimatică a ADA1. Absența ADA1 este cea care provoacă SCID .
ADA poate fi, de asemenea, utilizat în procesul de revărsare pleurală limfocitară sau ascită peritoneală , în sensul că astfel de specimene cu niveluri scăzute de ADA exclude în mod esențial tuberculoza de la considerare.
Revărsările pleurale de tuberculoză pot fi acum diagnosticate cu precizie prin niveluri crescute de lichid pleural adenozin deaminază, peste 40 U pe litru.
Cladribina și pentostatina sunt agenți anti-neoplazici utilizați în tratamentul leucemiei cu celule păroase ; mecanismul lor de acțiune este inhibarea adenozin deaminazei.
Vezi si
Referințe
Lecturi suplimentare
- da Cunha JG (1992). "[Adenozin deaminază. O enzimă pluridisciplinară]". Acta Médica Portuguesa . 4 (6): 315-23. PMID 1807098 .
- Franco R, Casadó V, Ciruela F, Saura C, Mallol J, Canela EI, Lluis C (Jul 1997). "Adenozin deaminază de suprafață celulară: mult mai mult decât o ectoenzimă". Progres în Neurobiologie . 52 (4): 283-94. doi : 10.1016 / S0301-0082 (97) 00013-0 . PMID 9247966 . S2CID 40318396 .
- Valenzuela A, Blanco J, Callebaut C, Jacotot E, Lluis C, Hovanessian AG, Franco R (1997). „Plicul HIV-1 gp120 și particulele virale blochează legarea adenozin deaminazei la CD26 uman”. Progrese în Medicină Experimentală și Biologie . 421 : 185–92. doi : 10.1007 / 978-1-4757-9613-1_24 . ISBN 978-1-4757-9615-5. PMID 9330696 .
- Moriwaki Y, Yamamoto T, Higashino K (oct 1999). "Enzime implicate în metabolismul purinelor - o revizuire a localizării histochimice și a implicațiilor funcționale". Histologie și histopatologie . 14 (4): 1321–40. PMID 10506947 .
- Hirschhorn R (1993). "Identificarea a două noi mutații de tip missense (R156C și S291L) la doi pacienți cu ADA-SCID neobișnuite pentru răspuns la terapie cu transfuzii de schimb parțial". Mutația umană . 1 (2): 166-8. doi : 10.1002 / humu.1380010214 . PMID 1284479 . S2CID 44617309 .
- Berkvens TM, van Ormondt H, Gerritsen EJ, Khan PM, van der Eb AJ (august 1990). „Ștergerea identică de 3250-bp între două repetări AluI în genele ADA ale pacienților ADA-SCID fără legătură”. Genomică . 7 (4): 486-90. doi : 10.1016 / 0888-7543 (90) 90190-6 . PMID 1696926 .
- Aran JM, Colomer D, Matutes E, Vives-Corrons JL, Franco R (august 1991). „Prezența adenozinei deaminazei pe suprafața celulelor sanguine mononucleare: localizare imunochimică utilizând microscopie luminoasă și electronică” . Jurnalul de histochimie și citochimie . 39 (8): 1001-8. doi : 10.1177 / 39.8.1856451 . PMID 1856451 .
- Bielat K, Tritsch GL (apr 1989). „Activitatea Ecto-enzimatică a eritrocitelor adenozin deaminazei umane”. Biochimie moleculară și celulară . 86 (2): 135–42. doi : 10.1007 / BF00222613 . PMID 2770711 . S2CID 20850552 .
- Hirschhorn R, Tzall S, Ellenbogen A, Orkin SH (februarie 1989). "Identificarea unei mutații punctiforme care are ca rezultat o adenozin deaminază termolabilă (ADA) la doi copii fără legătură cu deficit de ADA parțial" . Jurnalul de investigații clinice . 83 (2): 497-501. doi : 10.1172 / JCI113909 . PMC 303706 . PMID 2783588 .
- Murray JL, Perez-Soler R, Bywaters D, Hersh EM (ianuarie 1986). "Scăderea activității adenozin deaminazei (ADA) și a activității 5'nucleotidazei (5NT) în celulele T din sângele periferic în boala Hodgkin". Revista Americană de Hematologie . 21 (1): 57-66. doi : 10.1002 / ajh.2830210108 . PMID 3010705 . S2CID 25540139 .
- Wiginton DA, Kaplan DJ, States JC, Akeson AL, Perme CM, Bilyk IJ, Vaughn AJ, Lattier DL, Hutton JJ (dec 1986). "Secvența completă și structura genei pentru adenozin deaminază umană". Biochimie . 25 (25): 8234-44. doi : 10.1021 / bi00373a017 . PMID 3028473 .
- Akeson AL, Wiginton DA, Dusing MR, States JC, Hutton JJ (noiembrie 1988). "Alele umane mutante ale adenozin deaminazei și expresia lor prin transfecție în fibroblaste" . Jurnalul de chimie biologică . 263 (31): 16291–6. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 37591-4 . PMID 3182793 .
- Glader BE, Backer K (februarie 1988). "Activitate crescută a adenozinei dezaminazei eritrocitare: un marker al eritropoiezei dezordonate în anemia Diamond-Blackfan și alte boli hematologice". British Journal of Hematology . 68 (2): 165-8. doi : 10.1111 / j.1365-2141.1988.tb06184.x . PMID 3348976 . S2CID 44789636 .
- Petersen MB, Tranebjaerg L, Tommerup N, Nygaard P, Edwards H (februarie 1987). "Noua atribuire a locusului genei adenozin deaminazei la cromozomul 20q13 X 11 prin studiul unui pacient cu deleție interstițială 20q" . Journal of Medical Genetics . 24 (2): 93-6. doi : 10.1136 / jmg.24.2.93 . PMC 1049896 . PMID 3560174 .
- Orkin SH, Goff SC, Kelley WN, Daddona PE (aprilie 1985). "Expresia tranzitorie a ADNc-ului adenozin deaminazei umane: identificarea unei clone nefuncționale rezultată dintr-o substituție de aminoacizi unică" . Biologie moleculară și celulară . 5 (4): 762-7. doi : 10.1128 / mcb.5.4.762 . PMC 366780 . PMID 3838797 .
- Valerio D, Duyvesteyn MG, Dekker BM, Weeda G, Berkvens TM, van der Voorn L, van Ormondt H, van der Eb AJ (februarie 1985). "Adenozin deaminază: caracterizarea și exprimarea unei gene cu un promotor remarcabil" . Jurnalul EMBO . 4 (2): 437-43. doi : 10.1002 / j.1460-2075.1985.tb03648.x . PMC 554205 . PMID 3839456 .
- Bonthron DT, Markham AF, Ginsburg D, Orkin SH (august 1985). "Identificarea unei mutații punctuale în gena adenozin deaminazei responsabilă de imunodeficiență" . Jurnalul de investigații clinice . 76 (2): 894-7. doi : 10.1172 / JCI112050 . PMC 423929 . PMID 3839802 .
- Daddona PE, Shewach DS, Kelley WN, Argos P, Markham AF, Orkin SH (octombrie 1984). "Adenozin deaminază umană. ADNc și secvența primară completă de aminoacizi" . Jurnalul de chimie biologică . 259 (19): 12101–6. doi : 10.1016 / S0021-9258 (20) 71325-6 . PMID 6090454 .
- Valerio D, Duyvesteyn MG, Meera Khan P, Geurts van Kessel A, de Waard A, van der Eb AJ (nov 1983). "Izolarea clonelor ADNc pentru adenozin deaminază umană". Gene . 25 (2-3): 231-40. doi : 10.1016 / 0378-1119 (83) 90227-5 . PMID 6198240 .
linkuri externe
- Localizarea genei umane ADA în browserul genomului UCSC .
- Detalii despre gena umană ADA în UCSC Genome Browser .
- PDBe-KB oferă o prezentare generală a tuturor informațiilor despre structură disponibile în PDB pentru adenozin deaminază umană
- PDBe-KB oferă o prezentare generală a tuturor informațiilor despre structură disponibile în PDB pentru adenozin deaminază de șoarece