Adenosindeaminase - Adenosine deaminase

ADA
Adenosindeaminase 1VFL.png
Tilgjengelige strukturer
PDB Ortologsøk: PDBe RCSB
Identifikatorer
Aliaser ADA , entrez: 100, Adenosine deaminase, ADA1
Eksterne ID -er OMIM : 608958 MGI : 87916 HomoloGene : 37249 GeneCards : ADA
Ortologer
Arter Menneskelig Mus
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_000022
NM_001322050
NM_001322051

NM_001272052
NM_007398

RefSeq (protein)

NP_000013
NP_001308979
NP_001308980

NP_001258981
NP_031424

Beliggenhet (UCSC) Chr 20: 44,62 - 44,65 Mb Chr 2: 163,73 - 163,75 Mb
PubMed søk
Wikidata
Se/rediger Human Se/rediger mus
Adenosin/AMP deaminase
PDB 2amx EBI.jpg
krystallstruktur av plasmodium yoelii adenosin deaminase (py02076)
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.

Adenosin
Inosin

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

Eksterne linker