ALOX15 - ALOX15

Arachidonat 15-lipoxygenase af den europæiske kanin .
ALOX15
Identifikatorer
Aliaser ALOX15 , 12-LOX, 15-LOX-1, 15LOX-1, arachidonat 15-lipoxygenase, 15-LOX, LOG15
Eksterne ID'er OMIM : 152392 MGI : 87997 HomoloGene : 44935 GenCards : ALOX15
Ortologer
Arter Human Mus
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_001140

NM_009660

RefSeq (protein)

NP_001131

NP_033790

Placering (UCSC) Chr 17: 4,63 - 4,64 Mb Chr 11: 70,34 - 70,35 Mb
PubMed søgning
Wikidata
Se/rediger menneske Se/rediger mus

ALOX15 (også betegnet arachidonat 15-lipoxygenase, 15-lipoxygenase-1, 15-LO-1, 15-LOX-1) er, ligesom andre lipoxygenaser , et sæd enzym i metabolismen af flerumættede fedtsyrer til en bred vifte af fysiologisk og patologisk vigtige produkter. ▼ Genfunktion

Kelavkar og Badr (1999) erklærede, at ALOX15 -genproduktet er impliceret i antiinflammation, membranombygning og kræftudvikling/metastase. Kelavkar og Badr (1999) beskrev eksperimenter, der gav data, der understøttede hypotesen om, at tab af TP53-genet eller funktionsforøgelsesaktiviteter som følge af ekspressionen af ​​dets mutante former regulerer ALOX15-promotoraktivitet hos mennesker og mus, omend i retning modsatte manerer. Disse undersøgelser definerede en direkte forbindelse mellem ALOX15 genaktivitet og et etableret tumorundertrykkende gen placeret i tæt kromosomal nærhed. Kelavkar og Badr (1999) omtalte dette som bevis på, at 15-lipoxygenase er et mutatorgen. ▼ Kortlægning

Ved PCR-analyse af et somatisk-hamster somatisk hybrid-DNA-panel, Funk et al. (1992) viste, at gener for 12-lipoxygenase og 15-lipoxygenase er placeret på humant kromosom 17, hvorimod den mest ikke-relaterede lipoxygenase (5-lipoxygenase) blev kortlagt til kromosom 10.

Kelavkar og Badr (1999) erklærede, at ALOX15-genet kortlægger til 17p13.3 i umiddelbar nærhed af tumor-suppressorgenet TP53 (191170). Hos mennesker er det kodet af ALOX15 genet placeret på kromosom 17p 13.3. Denne 11 kilo basepar gen består af 14 exons og 13 introns , der koder for en 75 kiloDalton protein sammensat af 662 aminosyrer. 15-LO skal skelnes fra et andet humant 15-lipoxygenaseenzym, ALOX15B (også betegnet 15-lipoxygenase-2). Ortologer af ALOX15, betegnet Alox15, er vidt udbredt i dyre- og plantearter, men har normalt forskellige enzymaktiviteter og laver noget andre produkter end ALOX15.

Nomenklatur

Human ALOX15 blev oprindeligt navngivet arachidonat 15-lipoxygenase eller 15-lipoxygenase, men efterfølgende undersøgelser afdækkede et andet humant enzym med 15-lipoxygenaseaktivitet samt forskellige ikke-humane pattedyr-Alox15-enzymer, der er nært beslægtet med og derfor ortologer af human ALOX15. Mange af de sidstnævnte Alox15-enzymer besidder ikke desto mindre overvejende eller udelukkende 12-lipoxygenase snarere end 15-lipoxygenase-aktivitet. Følgelig omtales human ALOX15 nu som arachidonat-15-lipoxygenase-1, 15-lipoxygenase-1, 15-LOX-1, 15-LO-1, human 12/15-lipoxygenase, leukocyt-type arachidonat 12-lipoxygenase, eller arachidonat omega-6 lipoxygenase. Den anden opdagede humane 15-lipoxygenase, et produkt af ALOX15B- genet, betegnes ALOX15B, arachidonat 15-lipoxygenase 2, 15-lipoxygenase-2, 15-LOX-2, 15-LO-2, arachidonat 15-lipoxygenase type II, arachidonat 15-lipoxygenase, anden type og arachidonat 15-lipoxygenase; og mus-, rotte- og kanin-gnavereortologer af human ALOX15, der deler 74-81% aminosyreidentitet med det humane enzym, betegnes almindeligvis Alox15, 12/15-lipoxygenase, 12/15-LOX eller 12/15-LO ).

Både humane ALOX15- og ALOX15B -gener er placeret på kromosom 17; deres produktproteiner har en aminosyresekvensidentitet på kun ~ 38%; de adskiller sig også i de flerumættede fedtsyrer, som de foretrækker som substrater og udviser forskellige produktprofiler, når de virker på de samme substrater.

Vævsfordeling

Humant ALOX15-protein udtrykkes stærkt i eosinofiler og retikulocytter i cirkulerende blod , celler, epitelceller i bronchiale luftveje, brystepitelceller, Reed-Sternberg-celler i Hodgkins lymfom , hornhindeepitelceller og dendritiske celler ; det udtrykkes mindre stærkt i alveolære makrofager , vævsmastceller , vævsfibroblaster , cirkulerende blodneutrofiler , vaskulære endotelceller , led -synovialmembranceller , sædvæske , prostataepitelceller og brystkanalepitelceller.

Fordelingen af ​​Alox15 i sub-humane primater og især gnavere adskiller sig væsentligt fra den hos humane ALOX15; dette sammen med deres forskellige primære produktdannelse (f.eks. 12-HETE frem for 15-HETE) har gjort det svært at ekstrapolere resultaterne af Alox15-funktioner i rotte-, mus- eller kaninmodeller til funktionen af ​​ALOX15 hos mennesker.

Enzymaktiviteter

Lipoxygenaseaktivitet

ALOX15 og Alox15 enzymer er ikke-hæm, jernholdige dioxygenaser . De katalyserer sædvanligvis vedhæftningen af ​​molekylært oxygen O
2
som en peroxirest til flerumættede fedtsyrer (PUFA), der indeholder to carbon-carbon- dobbeltbindinger, der for den humane ALOX15 er placeret mellem carbonatomer 10 og 9 og 7 og 6 som nummererede tæller baglæns fra det sidste eller omega (dvs. ω) carbon ved methylenden af ​​PUFA (disse carbonatomer betegnes også ω-10 og ω-9 og ω-7 og ω-6). I PUFA'er, der ikke har en tredje carbon-carbon-dobbeltbinding mellem deres ω-13 og ω-12 carbonatomer, danner humane ALOX15 ω-6 peroxy-mellemprodukter; i PUFA'er, der har denne tredje dobbeltbundne, gør human ALOX15 ω-6 peroxy-mellemproduktet, men også små mængder af ω-9 peroxy-mellemproduktet. Gnavere Alox15-enzymer producerer derimod næsten udelukkende ω-9 peroxy-mellemprodukter. Samtidig ALOX15 og gnaver Alox15 enzymer omarrangere carbon-carbon-dobbeltbindinger at bringe dem ind i 1 S -hydroxy-2 E , 4 Z - dien konfiguration. ALOX15 og Alox15 enzymer virker med en høj grad af stereospecificitet for at danne produkter, der placerer hydroperoxy -resten i S -stereoisomerkonfigurationen .

Lipohydroperoxidase aktivitet

Human ALOX15 kan også omdanne peroxy-PUFA-mellemproduktet til en cyklisk ether med en tre-atomring, dvs. et epoxid- mellemprodukt, der angribes af et vandmolekyle til dannelse af epoxy-hydrpoxy-PUFA-produkter. Eoxiner stimulerer vaskulær permeabilitet i et ex vivo humant vaskulært endotelmodelsystem.

Leukotriensyntaseaktivitet

PUFA -epoxidet af arachidonsyre fremstillet af ALOX15 - eoxin A4 kan også konjugeres med glutathion til dannelse af eoxin B4, hvilket produkt yderligere kan metaboliseres til eoxin C4 og eoxin D4.

Substrater, substratmetabolitter og metabolitaktiviteter

Blandt deres fysiologiske substrater virker AlOX15-enzymer fra mennesker og gnavere på linolsyre , alfa-linolensyre , gamma-linolensyre , arachidonsyre, eicosapentaensyre og docosahexaensyre, når de ikke kun præsenteres som frie syrer, men også når de inkorporeres som estere i phospholipider , glycerider eller cholesterylestere . Det humane enzym er særlig aktivt på linolsyre og foretrækker det frem for arachidonsyre. Det er mindre aktivt på PUFA, der er estere inden for de citerede lipider.

Arachidonsyre

Arachidonsyre (AA) har dobbeltbindinger mellem carbonerne 5-6, 8-9, 11-12 og 14-15; disse dobbeltbindinger er i cis (se Cis-trans-isomerisme eller Z i modsætning til trans- eller E- konfigurationen. ALOX15 tilføjer en hydroperoxy-rest til AA ved carbonatomer 15 og i mindre grad 12 til dannelse af 15 ( S ) -hydroperoxy-5 Z , 8 Z , 11 Z , 13 E -eicosatetraensyre (15 ( S ) -HpETE) og 12 ( S ) -hydroperoxy-5 Z , 8 Z , 10 E , 14Z-eicosatetraensyre (12 ( S ) -HpETE) ; det oprensede enzym gør 15 ( S ) -HpETE og 12 ( S ) -HpETE i et produktforhold på ~ 4-9 til 1. Begge produkter kan hurtigt reduceres med allestedsnærværende cellulære Glutathionperoxidase- enzymer til deres tilsvarende hydroxyanaloger, 15 ( S ) -HETE (se 15-hydroxyeicosatetraensyre ) og 12 ( S ) -HETE (se 12-Hydroxyeicosatetraensyre ). 15 ( S ) -HpETE og 15 ( S ) -HETE binder til og aktiverer Leukotrien B4-receptor 2 , aktiver den peroxisom proliferator-aktiverede receptor gamma , og ved høje koncentrationer får celler til at generere toksiske reaktive iltarter ; en eller flere af disse effekter kan i det mindste delvist være ansvarlige for deres abil for at fremme inflammatoriske reaktioner, ændre væksten på forskellige tidspunkter af humane kræftcellelinjer, sammentrække forskellige typer blodkar og stimulere patologisk fibrose i lungearterier og lever (se 15-Hydroxyicosatetraensyre#15 (S) -HpETE og 15 ( S) -HETE ). 15 ( S ) -HPETE og 15 ( S ) -HETE er esterificerede i membran- phospholipider , hvor de kan opbevares og efterfølgende frigives under cellestimulering. Som et aspekt af denne behandling esterificeres de to produkter gradvist i mitokondri -membranphospholipider under modning af røde blodlegemer (se erythropoiesis ) og kan derved tjene til signal for nedbrydning af mitokondrier og modning af disse forstadier til røde blodlegemer hos mus. Denne vej fungerer sammen med to andre mitokondrier-fjernende veje og fremstår derfor ikke afgørende for modning af røde blodlegemer fra mus.

15- ( S ) -HpETE og 15 ( S ) -HETE kan yderligere metaboliseres til forskellige bioaktive produkter, herunder:

De mindre produkter fra ALOX15, 12- ( S ) -HpETE og 12 ( S ) -HETE har en bred vifte af aktiviteter. En eller begge af disse forbindelser stimulerer celler ved at binde til og aktivere to G-proteinkoblede receptorer , GPR31 og Leukotrien B4-receptoren 2 ; 12 S -HETE fungerer også som en receptorantagonist ved at binde til, men ikke stimulere, Thromboxan -receptoren og derved hæmme virkningerne af Thromboxane A2 og Prostaglandin H2 (se 12 -Hydroxyeicosatetraensyre#Receptormål og virkningsmekanismer ). Som i det mindste en delvis konsekvens af disse receptorstyrede handlinger udviser et eller begge de to ALOX15 produkter pro-inflammation, diabetesfremkaldende og vasodilaterende aktiviteter i dyremodeller; kræftfremmende aktivitet på dyrkede humane kræftceller; og andre handlinger (se 12-Hydroxyeicosatetraensyre#Aktiviteter og mulig klinisk betydning ). De to produkter metaboliseres også yderligere til forskellige bioaktive produkter, herunder:

Docosahexaensyre

Human ALOX15 metaboliserer docosahexaensyre (DHA) til 17 S -Hydroperoxy -4 Z , 7 Z , 10 Z , 13 Z , 15 E , 19 Z -docosahexaensyre (17 S -HpDHA) og 17 S -hydroxy -4 Z , 7 Z , 10 Z , 13 Z , 15 E , 19 Z -docosahexaensyre (17 S -HDHA). Et eller begge af disse produkter stimulerer humane bryst- og prostatacellelinjer til at formere sig i kultur, og 17 S -HDHA besidder kraftfuld specialiseret proløsende mediatoraktivitet (se specialiserede proløsende mediatorer#DHA -afledte Resolvins ). Et eller begge af disse produkter kan metaboliseres yderligere enzymatisk til:

Eicosapentaensyre

Human ALOX15 metaboliserer eicosapentaensyre til 15 S -hydroperoxy -5 Z , 8 Z , 11 Z , 13 E , 17 E -eicosapentaensyre (15 S -HpEPA) og 15 S -hydroxy -5 Z , 8 Z , 11 Z , 13 E , 17 E -eicosapentaensyre (15 S -HEPA); 15 S -HEPA hæmmer ALOX5 -afhængig produktion af den pro -inflammatoriske mediator, LTB4 , i celler og kan derved tjene en antiinflammatorisk funktion. Disse produkter kan yderligere metaboliseres til:

n-3 Docosaexaensyre

Humane celler og musevæv metaboliserer n -3 docosapentaensyre (dvs. 7 Z , 10 Z , 13 Z , 16 Z , 19 Z -docosapentaensyre, se clupanodonsyre ) til en række produkter, der er blevet klassificeret som specialiserede proresolvin -mediatorer. Baseret på analogien til metabolisme af docosahexaensyre til opløsning af D'er, formodes det, at en 15-lipoxygenase, sandsynligvis ALOX15 hos mennesker, bidrager til dette stofskifte. Disse produkter, betegnet n-3 Resolven D's (RvD n- 3'er ), er:

Linolsyre

Human 15-LOX-1 foretrækker linolsyre frem for arachidonsyre som sit primære substrat, oxygenerer det ved carbon 13 for at danne 13 ( S ) -hydroperoxy-9 Z , 11 E -octadecaensyre (13-HpODE eller 13 ( S ) -HpODE ), som derefter kan reduceres til det tilsvarende hydroxidderivat, 13 ( S ) -HODE eller 13-HODE (se 13-Hydroxyoctadecadienoic acid ). Ud over 13 ( S ) -HpODE metaboliserer ikke-humane 15-LOX1-ortologer, såsom mus 12/15-LOX og sojabønne 15-LOX linolsyre til 9-hydroperoxy-10 E , 12 Z -octadecaensyre (9-HpODE eller 9 ( S ) -HpODE), som hurtigt omdannes til 9 ( S ) -HODE (9-HODE) (se 9-Hydroxyoctadecadienoic acid )). 13 ( S ) -HODE virker gennem peroxisomproliferatoraktiverede receptorer og TRPV1 og humane GPR132 receptorer til at stimulere en række reaktioner relateret til monocyt modning, lipidmetabolisme, og neuron-aktivering (se 13-Hydroxyoctadecadienoic sure ## Aktiviteter af 13-Hodes ); 9 ( S ) -HODE er en markør for sygdomme, der involverer oxidativ stress og kan bidrage til denne sygdom samt til smerteopfattelse og åreforkalkning (se 9-Hydroxyoctadecadienoic acid ## Biologisk og klinisk relevans af 9-HODE'er ). De to HODE'er kan yderligere metaboliseres til deres ketoner , 13-oxo-9 Z , 11 E -octadecaensyre og 9-oxo-10 E , 12 Z- octadecaensyre; disse ketoner er blevet impliceret som biomarkører for og mulige bidragydere til den inflammatoriske komponent ved åreforkalkning, Alzheimers sygdom , Steatohepatitis og andre patologiske tilstande.

Dihomo-y-linolensyre

Menneskelige neutrofiler, formentlig ved hjælp af deres ALOX 15, metaboliserer Dihomo -γ -linolensyre (8 Z , 11 Z , 14 Z -eicosatrienoesyre) til 15 S -hydroperoxy -8 Z , 11 Z , 13 E -eicosatrieninsyre og 15 S - hydroxy -8 Z , 11 Z , 13 E -eicosatrienoesyre (15 S -HETrE). 15 S -HETrE besidder antiinflammatorisk aktivitet.

Genmanipulation undersøgelser

Mus, der blev mangelfuld i deres 12/15-lipoxygenase-gen (Alox15) udviser en forlænget inflammatorisk respons sammen med forskellige andre aspekter af en patologisk forbedret inflammatorisk reaktion i eksperimentelle modeller af hornhindeskade , luftvejsbetændelse og peritonitis . Disse mus viser også en accelereret progression af aterosklerose, hvorimod mus, der er lavet til at overudtrykke 12/15-lipoxygenase, udviser en forsinket udvikling af aterosklerose. Alox15 overudtrykkende kaniner udviste reduceret vævsdestruktion og knogletab i en model af periodontitis . Endelig reagerede kontrolmus, men ikke 12/15-lipoxygense-mangelfulde mus på administration af eicospentaensyre ved at reducere antallet af læsioner i en model for endometriose . Disse undersøgelser indikerer, at undertrykkelse af betændelse er en vigtig funktion af 12/15-lipoxygenase og de specialiserede forløselige mediatorer, det producerer hos gnavere; Selvom gnavere 12/15-lipoxygenase adskiller sig fra human ALOX15 i profilen af ​​PUFA-metabolitterne, som den producerer såvel som forskellige andre parametre (f.eks. vævsfordeling), tillader disse genetiske undersøgelser, at human ALOX15 og de specialiserede foropløsende mediatorer, den producerer, kan spille en lignende stor antiinflammatorisk funktion hos mennesker.

Klinisk betydning

Inflammatoriske sygdomme

À Et stort og voksende antal undersøgelser af dyremodeller tyder på, at 15-LOX-1 og dets lipoxin-, resolvin- og protektinmetabolitter (se Specialiserede proløsende mediatorer ) for at hæmme, begrænse og løse forskellige inflammatoriske sygdomme, herunder periodontitis , peritonitis , sepsis og andre patogeninducerede inflammatoriske reaktioner; ved eksem , gigt , astma , cystisk fibrose , åreforkalkning og fedtvævsbetændelse ; i insulinresistensen, der opstår ved fedme, der er forbundet med diabetes og det metaboliske syndrom ; og ved Alzheimers sygdom . Selvom disse undersøgelser endnu ikke har vist sig at oversætte til menneskelige sygdomme, er første og anden generations syntetiske resolviner og lipoxiner, der i modsætning til deres naturlige analoger er relativt resistente over for metabolisk inaktivering, blevet fremstillet og testet som inflammationshæmmere i dyremodeller. Disse syntetiske analoger kan vise sig at være klinisk nyttige til behandling af de citerede humane inflammatoriske sygdomme.

Ved at metabolisere ω-3 flerumættede fedtsyrer, eicosapentaensyre og docosahexaensyre i 17-HpDHA, 17-HDHA og resolvinerne og protektinerne, menes 15-LOX-1's metaboliske virkning at være en mekanisme, hvormed diæt ω-3 flerumættede fedtsyrer, især fiskeolie , virker til at forbedre inflammation, betændelsesrelaterede sygdomme og visse kræftformer.

Astma

15-LOX-1 og dets 5-oxo-15-hydroxy- ETE- og eoxin- metabolitter er blevet foreslået som potentielle bidragydere til og derfor mål for den fremtidige undersøgelse og behandling af human allergeninduceret astma , aspirininduceret astma og måske andre allergiske sygdomme.

Kræft

Ved kolorektal-, bryst- og nyrekræft er 15-LOX-1-niveauer lave eller fraværende sammenlignet med kræftformenes normale vævspartnere, og/eller disse niveauer falder kraftigt, efterhånden som kræftfremkaldelserne skrider frem. Disse resultater samt en 15-LOX-1 transgenundersøgelse af tyktarmskræft hos mus tyder på, men beviser ikke, at 15-LOX-1 er en tumorsuppressor .

Ved at metabolisere ω-3 flerumættede fedtsyrer, eicosapentaensyre og docosahexaensyre i lipoxiner og resolviner, menes 15-LOX-1 at være en mekanisme, ved hvilken ω-3 flerumættede fedtsyrer, især fiskeolie, kan virke til at reducere forekomst og/eller progression af visse kræftformer. Faktisk er docosahexaensyres evne til at hæmme væksten af ​​dyrkede humane prostatacancerceller helt afhængig af ekspressionen af ​​15-LOX-1 fra disse celler og fremkommer på grund af dette enzyms produktion af docosahexaensyre metabolitter såsom 17 (S)- HpETE, 17 (S) -HETE og/eller og muligvis en isomer af protectin DX (10S, 17S-dihydroxy-4Z, 7Z, 11E, 13Z, 15E, 19Z-docosahexaensyre)

Kelavkar et.al har vist, at afvigende overekspression af 15-LO-1 forekommer i human PCa, især PCa af høj kvalitet, og ved prostata intraepitelial neoplasi (HGPIN) af høj kvalitet, og at den murine ortolog øges i SV40-baseret genetisk konstruerede musemodeller (GEM) af PCa, såsom LADY og TRansgenic Adenocarcinoma of Mouse Prostate. Målrettet overekspression af h15-LO-1 (et gen, der er overudtrykt i human PCa og HGPIN) til musprostata, er tilstrækkeligt til at fremme epitelproliferation og mPIN-udvikling. Disse resultater understøtter 15-LO-1 som en rolle i initiering af prostatatumor og som et tidligt mål for diæt eller andre forebyggelsesstrategier. FLiMP -musemodellen bør også være nyttig i krydsninger med andre GEM -modeller for yderligere at definere kombinationerne af molekylære ændringer, der er nødvendige for PCa -progression.

Noter

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links