Adenosindeaminase - Adenosine deaminase
Adenosin/AMP deaminase | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikatorer | |||||||||
Symbol | A_deaminase | ||||||||
Pfam | PF00962 | ||||||||
Pfam klan | CL0034 | ||||||||
InterPro | IPR001365 | ||||||||
PROSIT | PDOC00419 | ||||||||
SCOP2 | 1add / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd01320 | ||||||||
|
Adenosindeaminase (editase) domæne | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikatorer | |||||||||
Symbol | A_deamin | ||||||||
Pfam | PF02137 | ||||||||
InterPro | IPR002466 | ||||||||
PROSIT | PDOC00419 | ||||||||
SCOP2 | 1add / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
|
Adenosin/AMP deaminase N-terminal | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikatorer | |||||||||
Symbol | A_deaminase_N | ||||||||
Pfam | PF08451 | ||||||||
InterPro | IPR013659 | ||||||||
|
Adenosindeaminase (også kendt som adenosinaminhydrolase eller ADA ) er et enzym ( EC 3.5.4.4 ) involveret i purinmetabolisme . Det er nødvendigt for nedbrydning af adenosin fra mad og for omsætningen af nukleinsyrer i væv.
Dens primære funktion hos mennesker er udvikling og vedligeholdelse af immunsystemet. ADAs fulde fysiologiske rolle er imidlertid endnu ikke fuldstændigt forstået.
Struktur
ADA findes i både lille form (som en monomer) og stor form (som et dimer-kompleks). I monomerformen er enzymet en polypeptidkæde, foldet i otte tråde af parallelle α/β tønder, som omgiver en central dyb lomme, der er det aktive sted. Ud over de otte centrale β-tønder og otte perifere α-helixer indeholder ADA også fem yderligere spiraler: rester 19-76 fold i tre spiraler, der er placeret mellem β1 og α1 folder; og to antiparallelle carboxy-terminale spiraler er placeret på tværs af β-tønnens aminoterminal.
ADA -aktive stedet indeholder en zinkion, som er placeret i den dybeste fordybning af det aktive sted og koordineret af fem atomer fra His15, His17, His214, Asp295 og substratet. Zink er den eneste kofaktor, der er nødvendig for aktivitet.
Substratet, adenosin, stabiliseres og bindes til det aktive sted med ni hydrogenbindinger. Carboxylgruppen af Glu217, stort set coplanar med substratpurinringen, er i position til at danne en hydrogenbinding med N1 i substratet. Carboxylgruppen i Asp296, også coplanar med substratet purinring, danner hydrogenbinding med N7 i substratet. NH -gruppen af Gly184 er i position til at danne en hydrogenbinding med N3 i substratet. Asp296 danner bindinger både med Zn 2+ -ionen såvel som med 6-OH af substratet. His238 binder også hydrogen til substrat 6-OH. 3'-OH i substratet ribose danner en hydrogenbinding med Asp19, mens 5'-OH danner en hydrogenbinding med His17. Yderligere to hydrogenbindinger dannes til vandmolekyler ved åbningen af det aktive sted ved hjælp af 2'-OH og 3'-OH i substratet.
På grund af recessering af det aktive sted inde i enzymet, er substratet, når det først er bundet, næsten fuldstændigt afsondret fra opløsningsmiddel. Substratets overfladeeksponering for opløsningsmiddel, når det er bundet, er 0,5% overfladeeksponeringen af substratet i fri tilstand.
Reaktioner
ADA irreversibelt deaminerer adenosin, omdanne den til den relaterede nukleosid inosin ved substitution af amino -gruppe ved en ketogruppe.
Inosin kan derefter deribosyleres (fjernes fra ribose ) af et andet enzym kaldet purinnukleosidphosphorylase (PNP), hvilket omdanner det til hypoxanthin .
Katalysemekanisme
Den foreslåede mekanisme til ADA-katalyseret deamination er stereospecifik additionseliminering via tetraedrisk mellemprodukt. Ved en hvilken som helst mekanisme aktiverer Zn 2+ som en stærk elektrofil et vandmolekyle, som deprotoneres af det basale Asp295 for at danne det angribende hydroxid. His238 orienterer vandmolekylet og stabiliserer ladningen af det angribende hydroxid. Glu217 protoneres for at donere en proton til N1 i substratet.
Reaktionen er stereospecifik på grund af placeringen af zink-, Asp295- og His238-resterne, som alle vender ud mod B-siden af purinringen af substratet.
Konkurrencedygtig hæmning er blevet observeret for ADA, hvor produktet inosin virker på den konkurrerende hæmmer af enzymatisk aktivitet.
Fungere
ADA betragtes som et af nøgleenzymerne til purinmetabolisme. Enzymet er fundet i bakterier, planter, hvirvelløse dyr, hvirveldyr og pattedyr med høj bevarelse af aminosyresekvens . Den høje grad af bevarelse af aminosyresekvensen antyder ADA's afgørende karakter i purin -bjærgningsvejen.
ADA hos mennesker er primært involveret i udviklingen og vedligeholdelsen af immunsystemet. Imidlertid har ADA forening også blevet observeret med epitelcelle differentiering , neurotransmission , og drægtighed vedligeholdelse. Det er også blevet foreslået, at ADA ud over adenosinnedbrydning stimulerer frigivelse af excitatoriske aminosyrer og er nødvendig for koblingen af A1 adenosinreceptorer og heterotrimeriske G -proteiner . Adenosindeaminase -mangel fører til lungefibrose, hvilket tyder på, at kronisk eksponering for høje niveauer af adenosin kan forværre betændelsesreaktioner frem for at undertrykke dem. Det er også blevet anerkendt, at adenosindeaminaseprotein og aktivitet er opreguleret i musehjerter, der overudtrykker HIF1α , hvilket til dels forklarer de svækkede niveauer af adenosin i HIF-1α, der udtrykker hjerter under iskæmisk stress.
Patologi
Nogle mutationer i genet for adenosindeaminase får det til ikke at blive udtrykt. Den resulterende mangel er en årsag til alvorlig kombineret immundefekt (SCID), især for autosomal recessiv arv. Mangelfulde niveauer af ADA har også været forbundet med lungebetændelse, thymisk celledød og defekt T-celle receptorsignalering.
Omvendt er mutationer, der får dette enzym til at blive overudtrykt, en årsag til hæmolytisk anæmi .
Der er tegn på, at en anden allel (ADA2) kan føre til autisme .
Forhøjede niveauer af ADA har også været forbundet med AIDS .
Isoformer
Der er 2 isoformer af ADA: ADA1 og ADA2.
- ADA1 findes i de fleste kropsceller, især lymfocytter og makrofager , hvor den ikke kun er til stede i cytosolen og kernen, men også som ektoformen på cellemembranen knyttet til dipeptidylpeptidase-4 (aka, CD26). ADA1 er hovedsageligt involveret i intracellulær aktivitet og eksisterer både i lille form (monomer) og stor form (dimer). Interkonvertering af små til store former reguleres af en 'konverteringsfaktor' i lungen.
- ADA2 blev først identificeret i human milt. Det blev efterfølgende fundet i andre væv, herunder makrofagen, hvor det eksisterer samtidigt med ADA1. De to isoformer regulerer forholdet mellem adenosin og deoxyadenosin, der forstærker drabet på parasitter. ADA2 findes overvejende i det humane plasma og serum og eksisterer udelukkende som en homodimer.
Klinisk betydning
ADA2 er den dominerende form, der findes i humant blodplasma og øges i mange sygdomme, især dem, der er forbundet med immunsystemet: f.eks. Leddegigt , psoriasis og sarkoidose . Plasma ADA2 isoform øges også i de fleste kræftformer. ADA2 er ikke allestedsnærværende, men eksisterer kun med ADA1 i monocytter-makrofager.
Total plasma ADA kan måles ved hjælp af højtydende væskekromatografi eller enzymatiske eller kolorimetriske teknikker. Måske er det enkleste system måling af ammoniak frigivet fra adenosin, når det nedbrydes til inosin. Efter inkubation af plasma med en bufret opløsning af adenosin omsættes ammoniakken med et Berthelot -reagens til dannelse af en blå farve, der er proportionel med mængden af enzymaktivitet. For at måle ADA2 tilsættes erythro-9- (2-hydroxy-3-nonyl) adenin (EHNA) før inkubation for at hæmme den enzymatiske aktivitet af ADA1. Det er fraværet af ADA1, der forårsager SCID .
ADA kan også bruges til oparbejdning af lymfocytisk pleural effusion eller peritoneal ascites , idet sådanne prøver med lave ADA -niveauer i det væsentlige udelukker tuberkulose fra betragtning.
Tuberkulose pleural effusion kan nu diagnosticeres præcist ved øgede niveauer af pleuralvæske adenosindeaminase, over 40 U pr. Liter.
Cladribine og Pentostatin er anti-neoplastiske midler, der anvendes til behandling af hårcelleleukæmi ; deres virkningsmekanisme er inhibering af adenosindeaminase.
Se også
Referencer
Yderligere læsning
- da Cunha JG (1992). "[Adenosindeaminase. Et pluridisciplinært enzym]". 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). "Celleoverflade adenosindeaminase: meget mere end et ektoenzym". Fremskridt inden for neurobiologi . 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). "HIV-1 envelope gp120 og virale partikler blokerer adenosindeaminase-binding til human CD26". Fremskridt inden for eksperimentel medicin og biologi . 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 (okt. 1999). "Enzymer involveret i purinmetabolisme-en gennemgang af histokemisk lokalisering og funktionelle implikationer". Histologi og histopatologi . 14 (4): 1321–40. PMID 10506947 .
- Hirschhorn R (1993). "Identifikation af to nye missense-mutationer (R156C og S291L) hos to ADA-SCID-patienter, der er usædvanlige for reaktion på behandling med delvis udvekslingstransfusion". Menneskelig mutation . 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 (aug 1990). "Identisk 3250-bp deletion mellem to AluI-gentagelser i ADA-generne hos ikke-relaterede ADA-SCID-patienter". Genomik . 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 (aug 1991). "Tilstedeværelse af adenosindeaminase på overfladen af mononukleære blodlegemer: immunokemisk lokalisering ved hjælp af lys- og elektronmikroskopi" . Journal of Histochemistry and Cytochemistry . 39 (8): 1001–8. doi : 10.1177/39.8.1856451 . PMID 1856451 .
- Bielat K, Tritsch GL (apr. 1989). "Ecto-enzymaktivitet af human erythrocyt adenosindeaminase". Molekylær og cellulær biokemi . 86 (2): 135–42. doi : 10.1007/BF00222613 . PMID 2770711 . S2CID 20850552 .
- Hirschhorn R, Tzall S, Ellenbogen A, Orkin SH (februar 1989). "Identifikation af en punktmutation, der resulterer i en varmelabil adenosindeaminase (ADA) hos to ikke-beslægtede børn med delvis ADA-mangel" . Journal of Clinical Investigation . 83 (2): 497–501. doi : 10.1172/JCI113909 . PMC 303706 . PMID 2783588 .
- Murray JL, Perez-Soler R, Bywaters D, Hersh EM (jan 1986). "Nedsat adenosindeaminase (ADA) og 5'nucleotidase (5NT) aktivitet i perifere blod -T -celler ved Hodgkins sygdom". American Journal of Hematology . 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). "Komplet sekvens og struktur af genet for human adenosindeaminase". Biokemi . 25 (25): 8234–44. doi : 10.1021/bi00373a017 . PMID 3028473 .
- Akeson AL, Wiginton DA, Dusing MR, States JC, Hutton JJ (nov 1988). "Mutante humane adenosindeaminase -alleler og deres ekspression ved transfektion i fibroblaster" . Journal of Biological Chemistry . 263 (31): 16291–6. doi : 10.1016/S0021-9258 (18) 37591-4 . PMID 3182793 .
- Glader BE, Backer K (feb 1988). "Forhøjet røde blodlegemer adenosindeaminase-aktivitet: en markør for forstyrret erythropoiesis i Diamond-Blackfan-anæmi og andre hæmatologiske sygdomme". 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 (feb 1987). "Ny tildeling af adenosindeaminase -genlokus til kromosom 20q13 X 11 ved undersøgelse af en patient med interstitiel deletion 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 (apr. 1985). "Forbigående ekspression af humane adenosindeaminase -cDNA'er: identifikation af en ikke -funktionel klon som følge af en enkelt aminosyresubstitution" . Molekylær og cellulær biologi . 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 (feb 1985). "Adenosindeaminase: karakterisering og ekspression af et gen med en bemærkelsesværdig promotor" . EMBO Journal . 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 (aug. 1985). "Identifikation af en punktmutation i adenosindeaminase -genet, der er ansvarligt for immundefekt" . Journal of Clinical Investigation . 76 (2): 894–7. doi : 10.1172/JCI112050 . PMC 423929 . PMID 3839802 .
- Daddona PE, Shewach DS, Kelley WN, Argos P, Markham AF, Orkin SH (okt. 1984). "Human adenosindeaminase. CDNA og komplet primær aminosyresekvens" . Journal of Biological Chemistry . 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). "Isolering af cDNA -kloner til human adenosindeaminase". Gene . 25 (2–3): 231–40. doi : 10.1016/0378-1119 (83) 90227-5 . PMID 6198240 .
eksterne links
- ADA menneskelig gen -placering i UCSC Genome Browser .
- ADA -detaljer om humant gen i UCSC Genome Browser .
- PDBe-KB giver et overblik over alle de strukturoplysninger, der er tilgængelige i FBF for human adenosindeaminase
- PDBe-KB giver en oversigt over alle de strukturoplysninger, der er tilgængelige i PDB'en for mus-adenosindeaminase