Adenosindeaminase - Adenosine deaminase
Adenosin/AMP deaminase | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikatorer | |||||||||
Symbol | A_deaminase | ||||||||
Pfam | PF00962 | ||||||||
Pfam klanen | CL0034 | ||||||||
InterPro | IPR001365 | ||||||||
PROSIT | PDOC00419 | ||||||||
SCOP2 | 1add / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd01320 | ||||||||
|
Adenosindeaminase (editase) -domene | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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 kjent som adenosinaminhydrolase eller ADA ) er et enzym ( EC 3.5.4.4 ) involvert i purinmetabolismen . Det er nødvendig for nedbrytning av adenosin fra mat og for omsetning av nukleinsyrer i vev.
Den viktigste funksjonen hos mennesker er utvikling og vedlikehold av immunsystemet. Imidlertid er ADAs fulle fysiologiske rolle ennå ikke helt forstått.
Struktur
ADA eksisterer i både liten form (som en monomer) og stor form (som et dimerkompleks). I monomerformen er enzymet en polypeptidkjede, brettet i åtte tråder av parallelle α/β fat, som omgir en sentral dyp lomme som er det aktive stedet. I tillegg til de åtte sentrale β-fatene og åtte perifere α-helixene , inneholder ADA også fem ekstra spiraler: rester 19-76 ganger i tre spiraler, plassert mellom β1 og α1-folder; og to antiparallelle karboksy-terminale spiraler er plassert på tvers av aminoterminalen til β-fatet.
ADA -aktive stedet inneholder et sinkion, som ligger i den dypeste fordypningen på det aktive stedet og koordineres av fem atomer fra His15, His17, His214, Asp295 og substratet. Sink er den eneste kofaktoren som er nødvendig for aktivitet.
Substratet, adenosin, er stabilisert og bundet til det aktive stedet med ni hydrogenbindinger. Karboksylgruppen til Glu217, omtrent koplanar med substratpurinringen, er i posisjon for å danne en hydrogenbinding med N1 i substratet. Karboksylgruppen til Asp296, også koplanar med substratet purinring, danner hydrogenbinding med N7 i substratet. NH -gruppen til Gly184 er i posisjon til å danne en hydrogenbinding med N3 i substratet. Asp296 danner bindinger både med Zn 2+ -ionet så vel som med 6-OH av substratet. His238 binder også hydrogen til substrat 6-OH. 3'-OH av substratet ribose danner en hydrogenbinding med Asp19, mens 5'-OH danner en hydrogenbinding med His17. Ytterligere to hydrogenbindinger dannes til vannmolekyler ved åpningen av det aktive stedet, av 2'-OH og 3'-OH av substratet.
På grunn av at det aktive stedet inne i enzymet forsvinner, blir substratet, når det først er bundet, nesten fullstendig fjernet fra løsningsmiddel. Overflateeksponeringen av substratet for løsningsmiddel når det er bundet, er 0,5% overflateeksponeringen av substratet i fri tilstand.
Reaksjoner
ADA irreversibelt deaminates adenosin, omdannelse av den til den relaterte nukleosid inosin ved substitusjon av amino -gruppen med en ketogruppe.
Inosin kan deretter deribosyleres (fjernes fra ribose ) av et annet enzym kalt purinnukleosidfosforylase (PNP), og omdanne det til hypoksantin .
Katalysemekanisme
Den foreslåtte mekanismen for ADA-katalysert deaminering er stereospesifikk addisjonseliminering via tetraedrisk mellomprodukt. Ved hver av mekanismene aktiverer Zn 2+ som en sterk elektrofil et vannmolekyl som deprotoneres av det grunnleggende Asp295 for å danne det angripende hydroksidet. His238 orienterer vannmolekylet og stabiliserer ladningen av det angripende hydroksidet. Glu217 protoneres for å donere et proton til N1 i substratet.
Reaksjonen er stereospesifikk på grunn av plasseringen av sink-, Asp295- og His238-restene, som alle vender mot B-siden av purinringen til substratet.
Konkurransedyktig hemming har blitt observert for ADA, der produktet inosin virker på den konkurrerende hemmeren til enzymatisk aktivitet.
Funksjon
ADA regnes som et av de viktigste enzymene for purinmetabolisme. Enzymet har blitt funnet i bakterier, planter, virvelløse dyr, virveldyr og pattedyr, med høy bevaring av aminosyresekvensen . Den høye graden av bevaring av aminosyresekvensen antyder ADAs avgjørende natur i purinbergingsveien.
ADA hos mennesker er først og fremst involvert i utvikling og vedlikehold av immunsystemet. ADA -tilknytning har imidlertid også blitt observert med differensiering av epitelceller , nevrotransmisjon og vedlikehold av svangerskapet . Det har også blitt foreslått at ADA, i tillegg til adenosinnedbrytning, stimulerer frigjøring av eksitatoriske aminosyrer og er nødvendig for kobling av A1 adenosinreseptorer og heterotrimeriske G -proteiner . Adenosindeaminasemangel fører til lungefibrose, noe som tyder på at kronisk eksponering for høye nivåer av adenosin kan forverre betennelsesresponsene i stedet for å undertrykke dem. Det har også blitt anerkjent at adenosindeaminaseprotein og aktivitet er oppregulert i musehjerter som overuttrykker HIF1α , noe som delvis forklarer de svekkede nivåene av adenosin i HIF-1α som uttrykker hjerter under iskemisk stress.
Patologi
Noen mutasjoner i genet for adenosindeaminase gjør at den ikke kommer til uttrykk. Den resulterende mangelen er en årsak til alvorlig kombinert immunsvikt (SCID), spesielt for autosomal recessiv arv. Mangel på ADA har også vært assosiert med lungebetennelse, tymisk celledød og defekt T-celle reseptorsignalering.
Motsatt er mutasjoner som forårsaker at dette enzymet blir overuttrykt en årsak til hemolytisk anemi .
Det er noen bevis på at en annen allel (ADA2) kan føre til autisme .
Forhøyede nivåer av ADA har også vært assosiert med AIDS .
Isoformer
Det er 2 isoformer av ADA: ADA1 og ADA2.
- ADA1 finnes i de fleste kroppsceller, spesielt lymfocytter og makrofager , hvor den ikke bare er tilstede i cytosol og kjerne, men også som ektoform på cellemembranen festet til dipeptidylpeptidase-4 (aka, CD26). ADA1 er hovedsakelig involvert i intracellulær aktivitet, og eksisterer både i liten form (monomer) og stor form (dimer). Interkonvertering av små til store former reguleres av en 'konverteringsfaktor' i lungen.
- ADA2 ble først identifisert i menneskelig milt. Den ble deretter funnet i andre vev inkludert makrofagen der den eksisterer samtidig med ADA1. De to isoformene regulerer forholdet mellom adenosin og deoksyadenosin som potenserer drapet på parasitter. ADA2 finnes hovedsakelig i human plasma og serum, og eksisterer utelukkende som en homodimer.
Klinisk signifikans
ADA2 er den dominerende formen som finnes i humant blodplasma og øker i mange sykdommer, spesielt de som er forbundet med immunsystemet: for eksempel revmatoid artritt , psoriasis og sarkoidose . Plasma ADA2 isoform er også økt i de fleste kreftformer. ADA2 er ikke allestedsnærværende, men eksisterer samtidig med ADA1 bare i monocytter-makrofager.
Total plasma ADA kan måles ved bruk av høyytelses væskekromatografi eller enzymatiske eller kolorimetriske teknikker. Kanskje det enkleste systemet er måling av ammoniakk som frigjøres fra adenosin når det brytes ned til inosin. Etter inkubasjon av plasma med en bufret løsning av adenosin reageres ammoniakken med et Berthelot -reagens for å danne en blå farge som er proporsjonal med mengden enzymaktivitet. For å måle ADA2 tilsettes erytro-9- (2-hydroksy-3-nonyl) adenin (EHNA) før inkubasjon for å hemme den enzymatiske aktiviteten til ADA1. Det er fraværet av ADA1 som forårsaker SCID .
ADA kan også brukes ved opparbeidelse av lymfocytisk pleural effusjon eller peritoneal ascites , ved at slike prøver med lave ADA -nivåer i hovedsak utelukker tuberkulose fra vurdering.
Tuberkulose pleural effusjoner kan nå diagnostiseres nøyaktig ved økte nivåer av pleuralvæske adenosindeaminase, over 40 U per liter.
Kladribin og pentostatin er anti-neoplastiske midler som benyttes ved behandling av hårcelleleukemi ; deres virkningsmekanisme er inhibering av adenosindeaminase.
Se også
Referanser
Videre lesning
- da Cunha JG (1992). "[Adenosindeaminase. Et pluridisiplinært 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). "Celleoverflaten adenosindeaminase: mye mer enn et ektoenzym". Fremskritt innen nevrobiologi . 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-konvolutt gp120 og viruspartikler blokkerer adenosindeaminase-binding til human CD26". Fremskritt innen eksperimentell medisin 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 involvert i purinmetabolisme-en gjennomgang av histokjemisk lokalisering og funksjonelle implikasjoner". Histologi og histopatologi . 14 (4): 1321–40. PMID 10506947 .
- Hirschhorn R (1993). "Identifikasjon av to nye missense-mutasjoner (R156C og S291L) hos to ADA-SCID-pasienter som er uvanlige for respons på behandling med delvis utvekslingstransfusjon". Menneskelig mutasjon . 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 sletting mellom to AluI-gjentakelser i ADA-genene til ikke-relaterte ADA-SCID-pasienter". Genomikk . 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). "Tilstedeværelse av adenosindeaminase på overflaten av mononukleære blodceller: immunokjemisk lokalisering ved bruk av 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 av human erytrocyt adenosindeaminase". Molekylær og cellulær biokjemi . 86 (2): 135–42. doi : 10.1007/BF00222613 . PMID 2770711 . S2CID 20850552 .
- Hirschhorn R, Tzall S, Ellenbogen A, Orkin SH (februar 1989). "Identifikasjon av en punktmutasjon som resulterer i en varmelabil adenosindeaminase (ADA) hos to ikke-relaterte barn 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). "Redusert adenosindeaminase (ADA) og 5'nucleotidase (5NT) aktivitet i perifere blod -T -celler ved Hodgkins sykdom". 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 (desember 1986). "Komplett sekvens og struktur av genet for human adenosindeaminase". Biokjemi . 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 uttrykk ved transfeksjon til fibroblaster" . Journal of Biological Chemistry . 263 (31): 16291–6. doi : 10.1016/S0021-9258 (18) 37591-4 . PMID 3182793 .
- Glader BE, Backer K (februar 1988). "Forhøyet rødcellet adenosindeaminaseaktivitet: en markør for uordnet erytropoes ved Diamond-Blackfan-anemi og andre hematologiske sykdommer". 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 av adenosindeaminase -genlokus til kromosom 20q13 X 11 ved undersøkelse av en pasient med interstitiell sletting 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 uttrykk for humane adenosindeaminase -cDNAer: identifisering av en ikke -funksjonell klon som følge av en enkelt aminosyresubstitusjon" . Molekylær og mobilbiologi . 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 (februar 1985). "Adenosindeaminase: karakterisering og uttrykk for et gen med en bemerkelsesverdig promoter" . 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 (august 1985). "Identifikasjon av en punktmutasjon i adenosindeaminase -genet som er ansvarlig for immunsvikt" . 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). "Humant adenosindeaminase. CDNA og fullstendig 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 av cDNA -kloner for human adenosindeaminase". Gene . 25 (2–3): 231–40. doi : 10.1016/0378-1119 (83) 90227-5 . PMID 6198240 .
Eksterne linker
- ADA plassering av humant gen i UCSC Genome Browser .
- ADA -detaljer om humant gen i UCSC Genome Browser .
- PDBe-KB gir en oversikt over all strukturinformasjon som er tilgjengelig i PDB for human adenosindeaminase
- PDBe-KB gir en oversikt over all strukturinformasjon som er tilgjengelig i PDB for Mouse Adenosine deaminase