Arakidonat 5-lipoxygenas

arakidonate 5-lipoxygenase
Identifiers
	5-lipoxygenas
Externa IDs
Ortologer Arter Mänsklig Mus Entrez Ensembl UniProt RefSeq (mRNA) RefSeq (protein) Plats (UCSC) PubMed -sökning
Wikidata
Visa/redigera människa

arakidonat 5-lipoxygenas-
identifierare
EG nr.	1.13.11.34
CAS-nr.	80619-02-9
Databaser
IntEnz	IntEnz-vy
BRENDA	BRENDA inträde
ExPASy	NiceZyme-vy
KEGG	KEGG inträde
MetaCyc	Metabolisk väg
PRIAM	profil
PDB- strukturer	RCSB PDB PDBe PDB summa
Genontologi	AmiGO / QuickGO
Sök PMC artiklar PubMed artiklar NCBI proteiner

Arakidonat 5-lipoxygenas , även känt som ALOX5 , 5-lipoxygenas , 5-LOX eller 5-LO , är ett enzym som inte innehåller hemjärn ( EC 1.13.11.34) som hos människor kodas av ALOX5 - genen . Arakidonat 5-lipoxygenas är en medlem av lipoxygenasfamiljen av enzymer. Det omvandlar substrat för essentiella fettsyror ( EFA ) till leukotriener såväl som ett brett utbud av andra biologiskt aktiva produkter. ALOX5 är ett aktuellt mål för farmaceutisk intervention vid ett antal sjukdomar.

Gen

ALOX5 - genen, som upptar 71,9 kilo baspar (kb) på kromosom 10 (alla andra humana lipoxygenaser är samlade på kromosom 17), är sammansatt av 14 exoner dividerade med 13 introner som kodar för det mogna 78 kilodalton (kD) proteinet ALOX5 673 aminosyror. Genpromotorregionen av ALOX5 innehåller 8 GC-boxar men saknar TATA-boxar eller CAT-boxar och liknar därför genpromotorerna för typiska hushållsgener . Fem av de 8 GC-lådorna är anordnade i tandem och känns igen av transkriptionsfaktorerna Sp1 och Egr-1 . Ett nytt Sp1-bindningsställe förekommer nära det huvudsakliga transkriptionsstartstället (position – 65); en GC-rik kärnregion inklusive Sp1/Egr-1-ställena kan vara kritiska för basal 5-LO-promotoraktivitet.

Uttryck

Celler som primärt är involverade i reglering av inflammation , allergi och andra immunsvar , t.ex. neutrofiler , eosinofiler , basofiler , monocyter , makrofager , mastceller , dendritiska celler och B-lymfocyter uttrycker ALOX5. Blodplättar , T-celler och erytrocyter är ALOX5-negativa. I huden Langerhans-celler starkt ALOX5. Fibroblaster , glatta muskelceller och endotelceller uttrycker låga nivåer av ALOX5. Uppreglering av ALOX5 kan ske under mognad av leukocyter och i humana neutrofiler som behandlats med granulocytmakrofagkolonistimulerande faktor och sedan stimuleras med fysiologiska medel.

Avvikande uttryck av LOX5 ses i olika typer av humana cancertumörer in vivo såväl som i olika typer av humana cancercellinjer in vitro; dessa tumörer och cellinjer inkluderar de i bukspottkörteln, prostata och kolon. ALOX5-produkter, särskilt 5-hydroxieikosatetraensyra och 5-oxo-eikosatetraensyra , främjar spridningen av dessa ALOX5 avvikande uttryckande tumörcellinjer, vilket tyder på att ALOX5 fungerar som en pro-malignitetsfaktor för dem och i förlängningen deras modertumörer.

Studier med odlade mänskliga celler har funnit att det finns ett stort antal ALOX5 mRNA- splitsvarianter på grund av alternativ splitsning . De fysiologiska och/eller patologiska konsekvenserna av denna skivning har ännu inte definierats. I en studie visades emellertid mänskliga hjärntumörer uttrycka tre mRNA-splitsningsvarianter (2,7, 3,1 och 6,4 kb) utöver hela arten på 8,6 lb; överflödet av varianterna korrelerade med maligniteten hos dessa tumörer, vilket tyder på att de kan spela en roll i utvecklingen av dessa tumörer.

Biokemi

Human ALOX5 är ett lösligt, monomert protein som består av 673 aminosyror med en molekylvikt på ~78 kDa . Strukturellt har ALOX5:

• En C-terminal katalytisk domän (rester 126–673)
• En N-terminal C2-liknande domän som främjar dess bindning till ligandsubstrat, Ca ²⁺ , cellulära fosfolipidmembran, koaktinliknande protein ( COL1 ) och Dicer -protein
• En PLAT-domän inom sin C2-liknande domän; denna domän, i analogi med andra PLAT-domänbärande proteiner, kan fungera som ett mobilt lock över ALOX5:s substratbindningsställe
• Ett bindningsställe för adenosintrifosfat (ATP); ATP är avgörande för ALOX5:s metaboliska aktivitet
• En prolinrik region (rester 566–577), ibland kallad en SH3-bindande domän, som främjar dess bindning till proteiner med SH3-domäner såsom Grb2 och kan därigenom koppla enzymets reglering till tyrosinkinasreceptorer .

Enzymet har två katalytiska aktiviteter som illustreras av dess metabolism av arakidonsyra . ALOX5:s dioxygenasaktivitet lägger till en hydroperoxylrest (dvs. H02 ₎ till arakidonsyra (dvs 5 Z ,8 Z ,11 Z ,14 Z -eikosatetraensyra) vid kol 5 i dess 1,4-diengrupp (dvs dess 5 Z ,8 Z dubbelbindningar) för att bilda 5 ( S) -hydroperoxi-6E , 8Z ,11Z ,14Z - eikosatetraensyra (dvs 5S - HpETE ). 5S - HpETE -mellanprodukten kan sedan frisättas av enzymet och snabbt reduceras av cellulära glutationperoxidaser till dess motsvarande alkohol, 5 (S) -hydroxi-6E , 8Z ,11Z ,14Z - eikosatetraensyra ( dvs 5- HETE ), eller , alternativt, vidare metaboliserad av ALOX5:s epoxidas-aktivitet ( även kallad LTA4-syntas) som omvandlar 5S- HpETE till dess epoxid , 5S ,6S -hydroxi- 6E ,8Z ,11Z , 14Z - eicosatetraenoic syra (dvs LTA4 ). LTA4 påverkas sedan av ett separat, lösligt enzym, Leukotriene-A4 hydrolas , för att bilda dihydroxylprodukten, Leukotriene B4 (LTB4 , dvs. 5S, 12R - dihydroxi - 5S , 6Z ,8E , 10E ,12 R ,14 Z -eikosatetraensyra) eller genom antingen LTC4-syntas eller mikrosomalt glutation S-transferas 2 ( MGST2 ), som binder svavlet från cysteins tio (dvs. SH)-resten i tripeptiden glutamat - cystein - glycin till kol 6 i LTA4 därigenom bildar LTC4 (dvs 5S -hydroxi, 6R- (S-glutationyl)-7E , 9E , 11Z ,14Z - eikosatetraensyra ). Glu- och Gly-resterna av LTC4 kan avlägsnas stegvis med gamma-glutamyltransferas och ett dipeptidas för att sekventiellt bilda LTD4 och LTE4 . I varierande utsträckning följer de andra PUFA-substraten av ALOX5 liknande metaboliska vägar för att bilda analoga produkter.

Sub-humana däggdjurs Alox5-enzymer som de i gnagare verkar ha, åtminstone i allmänhet, liknande strukturer, distributioner, aktiviteter och funktioner som human ALOX5. Därför verkar Alox5-modellstudier på gnagare vara värdefulla för att definiera funktionen av ALOX5 hos människor (se lipoxygenas#Mouse lipoxygenases ) .

förordning

ALOX5 finns främst i cellernas cytoplasma och nukleoplasma. Vid cellstimulering kan ALOX5: a) fosforyleras på serin 663, 523 och/eller 271 av Mitogen-aktiverade proteinkinaser , S6-kinas , proteinkinas A (PKA), proteinkinas C , Cdc2 och/eller en Ca ^{2 +} /kalmodulinberoende proteinkinas; b) rör sig för att binda med fosfolipider i kärnmembranet och troligen endoplasmatiskt retikulummembran ; c) kan acceptera substratfettsyror som presenteras för den av det 5-lipoxygenasaktiverande proteinet ( FLAP) som är inbäddat i dessa membran; och d) därigenom blir lämpad för hög metabolisk aktivitet. Dessa händelser, tillsammans med ökningar av cytosoliska Ca2 ⁺ -nivåer, som främjar translokationen av ALOX5 från cytoplasman och nukleoplasman till de citerade membranen, induceras av cellstimulering såsom den som orsakas av kemotaktiska faktorer på leukocyter. Ökning av cytosoliskt Ca ²⁺ , ALOX5s rörelse till membran och ALOX5s interaktion med FLAP är avgörande för den fysiologiska aktiveringen av enzymet. Serine 271 och 663 fosforyleringar verkar inte förändra ALOX5:s aktivitet. Serine 523-fosforylering (som utförs av PKA) inaktiverar totalt enzymet och förhindrar dess nukleära lokalisering; stimuli som får celler att aktivera PKA kan därigenom blockera produktionen av ALOX5-metaboliter.

Förutom aktiveringen måste ALOX5 få tillgång till sina fleromättade fettsyror (PUFA), som vanligtvis är bundna i en esterbindning till sn 2 -positionen av membranfosfolipider (se fosfolipid ), för att bilda biologiskt aktiva produkter. Detta åstadkoms av en stor familj av fosfolipas A2 (PLA ₂ ) enzymer. Den cytosoliska PLA _2- uppsättningen (dvs cPLA ₂ s) av PLA ₂ -enzymer (cPLA2; se Fosfolipas A2# Cytosoliska fosfolipaser A2 ) förmedlar i synnerhet många fall av stimulus-inducerad frisättning av PUFA i inflammatoriska celler. Till exempel stimulerar kemotaktiska faktorer mänskliga neutrofiler att höja cytosoliskt Ca ²⁺ vilket triggar cPLA ₂ s, särskilt a-isoformen (cPLA ₂ α), att flytta från sin normala vistelse i cytosolen till cellulära membran. Denna kemotaktiska faktorstimulering orsakar samtidigt aktiveringen av mitogenaktiverade proteinkinaser (MAPK) som i sin tur stimulerar aktiviteten av cPLA ₂ α genom att fosforylera den på ser-505 (andra celltyper kan aktivera denna eller andra cPLA ₂ isoformer med hjälp av andra kinaser som fosforylera dem på olika serinrester). Dessa två händelser tillåter cPLA ₂ att frisätta PUFA förestrad till membranfosfolipider till FLAP som sedan presenterar dem för ALOX5 för deras metabolism.

Andra faktorer är kända för att reglera ALOX5-aktivitet in vitro men har inte integrerats helt i dess fysiologiska aktivering under cellstimulering. ALOX5 binder till det F-aktinbindande proteinet, koaktinliknande protein. Baserat på in vitro-studier tjänar denna proteinbindning till att stabilisera ALOX5 genom att fungera som en Chaperone (protein) eller ställning, och därigenom förhindra enzymets inaktivering för att främja dess metaboliska aktivitet; beroende på omständigheter såsom närvaron av fosfolipider och nivåer av omgivande Ca2 ⁺ , ändrar denna bindning också de relativa nivåerna av hydroperoxi kontra epoxid (se avsnittet om arakidonsyra nedan) tillverkade av ALOX5. Bindningen av ALOX5 till membran såväl som dess interaktion med FLAP gör att enzymet ändrar dess relativa nivåer av hydroperoxi kontra epoxidproduktion, vilket i dessa fall gynnar produktionen av epoxidprodukterna. Närvaron av vissa diacylglyceroler såsom 1-oleoyl-2-acetylglycerol, 1-hexadecyl-2-acetyl- sn -glycerol och 1- O -hexadecyl-2-acetyl -sn -glycerol och 1,2-dioktanoyl- sn -glycerol men inte 1-steroyl-2-arachidonyl- sn -glyerol ökar den katalytiska aktiviteten av ALOX5 in vitro.

Substrat, metaboliter och metabolitaktiviteter

ALOX5 metaboliserar olika omega-3 och omega-6 PUFA till ett brett utbud av produkter med varierande och ibland motsatta biologiska aktiviteter. En lista över dessa substrat tillsammans med deras huvudsakliga metaboliter och metabolitaktiviteter följer.

Arakidonsyra

ALOX5 metaboliserar omega-6-fettsyran , Arakidonsyra (AA, dvs. 5 Z ,8 Z ,11 Z ,15 Z -eikosatriensyra), till 5-hydroperoxieicosatetraensyra ( 5-HpETE ) som sedan snabbt omvandlas till fysiologiskt och patologiskt viktiga produkter. Ubiquitous cellulära glutationperoxidaser (GPX) reducerar 5-HpETE till 5-hydroxieikosatetraensyra ( 5-HETE) ; 5-HETE kan metaboliseras ytterligare av 5-hydroxieikosanoiddehydrogenas (5-HEDH) till 5-oxo-eikosatetraensyra (5-oxo-ETE). Alternativt kan den inneboende aktiviteten av ALOX5 omvandla 5-HpETE till dess 5,6-epoxid, leukotrien A4 LTA4 , som sedan antingen snabbt omvandlas till leukotrien B4 ( LTB4 ) av Leukotriene-A4 hydrolas (LTA4H) eller till leukotrien C4 ( LTC4 ) genom LTC4-syntas (LTC4S); LTC4 lämnar sina ursprungsceller genom MRP1-transportören (ABCC1) och omvandlas snabbt till LTD4 och sedan till LTE4 ) av cellytfäst gamma-glutamyltransferas och dipeptidaspeptidasenzymer. På en annan väg kan ALOX5 verka i serie med ett andra lipoxygenasenzym, ALOX15 , för att metabolisera AA till lipoxin A4 (LxA4) och LxB4 (se Specialiserade pro-resolving mediatorer#Lipoxiner ). GPX, 5-HEDH, LTA4H, LTC4S, ABCC1 och cellytepeptidaser kan verka på liknande sätt på ALOX5-härledda metaboliter av andra PUFA.

LTB4, 5-HETE och 5-oxoETE kan bidra till det medfödda immunsvaret som leukocytkemotaktiska faktorer , dvs de rekryterar och ytterligare aktiverar cirkulerande blodneutrofiler och monocyter till platser för mikrobiell invasion, vävnadsskada och främmande kroppar. När de produceras i överskott kan de emellertid bidra till ett brett spektrum av patologiska inflammatoriska svar (se 5-HETE och LTB4 ). 5-Oxo-ETE är en särskilt potent kemotaktisk faktor för och aktivator av eosinofiler och kan därigenom bidra till eosinofilbaserade allergiska reaktioner och sjukdomar (se 5-oxo-eikosatetraensyra) . Dessa metaboliter kan också bidra till utvecklingen av vissa cancerformer såsom prostata, bröst, lungor, äggstockar och bukspottkörtel. ALOX5 kan vara överuttryckt i vissa av dessa cancerformer; 5-Oxo-ETE och i mindre utsträckning 5-HETE stimulerar mänskliga cellinjer som härrör från dessa cancerformer att föröka sig; och den farmakologiska hämningen av ALOX5 i dessa mänskliga cellinjer gör att de dör genom att gå in i apoptos . ALOX5 och dess LTB4-metabolit samt denna metabolit BLT 1- och BLT2- receptorer har också visat sig främja tillväxten av olika typer av humana cancercellinjer i kultur.

LTC4, LTD4 och LTE4 bidrar till allergiska luftvägsreaktioner såsom astma , vissa icke-allergiska överkänslighetsreaktioner i luftvägarna och andra lungsjukdomar som involverar bronkokonstriktion genom att dra ihop dessa luftvägar och i dessa främja inflammation, mikrovaskulär permeabilitet och slemsekretion; de bidrar också till olika allergiska och icke-allergiska reaktioner som involverar rinit , konjunktivit och urtikaria (se LTC4 , LTD4 och LTE4 ). Vissa av dessa peptid-leukotriener har visats främja tillväxten av odlad human bröstcancer och cellinjer av kronisk lymfatisk leukemi, vilket antyder att ALOX5 kan bidra till utvecklingen av dessa sjukdomar.

LxA4 och LxB4 är medlemmar i den specialiserade pro-resolving mediatorklassen av fleromättade fettsyrametaboliter. De bildas senare än de ALOX5-härledda kemotaktiska faktorerna i det inflammatoriska svaret och tros begränsa eller lösa dessa svar genom att till exempel hämma inträdet av cirkulerande leukocyter i inflammerade vävnader, hämma den pro-inflammatoriska effekten av leukocyterna, främja leukocyter att lämna inflammatoriska platser och stimulera leukocytapoptos ( se specialiserade pro-resolving mediatorer och lipoxiner ).

Mjödsyra

Mjödsyra (dvs. 5 Z ,8 Z ,11 Z -eikosatriensyra) är identisk med AA förutom att den har en singel snarare än dubbelbindning mellan dess 15:e och 16:e kol. ALOX5 metaboliserar mjödsyra till 3-serie (dvs innehållande 3 dubbelbindningar) analoger av dess 4-serie AA-metaboliter, nämligen 5( S )-hydroxi-6E,8Z,11Z-eikosatriensyra (5-HETrE), 5-oxo -6,8,11-eikosatriensyra (5-oxo-ETrE), LTA3 och LTC3; eftersom LTA3 hämmar LTA-hydrolas, producerar mjödsyrametaboliserande celler relativt lite LTB3 och blockeras från att metabolisera arakidonsyra till LTB4. Å andra sidan är 5-oxo-ETrE nästan lika potent som 5-oxo-ETE som en eosinofil kemotaktisk faktor och kan därigenom bidra till utvecklingen av fysiologiska och patologiska allergiska reaktioner. Förmodligen verkar samma metaboliska vägar som följer ALOX5 för att metabolisera arakidonsyra till 4-seriens metaboliter likaså på mjödsyra för att bilda dessa produkter.

Eikosapentaensyra

ALOX5 metaboliserar omega-3-fettsyran , eikosapentaensyra (EPA, dvs 4 Z ,8 Z ,11 Z ,14 Z ,17 Z -eiosapentaensyra), till 5-hydroperoxi-eikosapentaensyra som sedan omvandlas till 5-serieprodukter som är strukturellt analoga med deras arakidonsyramotsvarigheter, nämligen 5-hydroxi-eikosapentaensyra (5-HEPE), 5-oxo-eiokosapentaensyra (5-oxo-HEPE), LTB5, LTC5, LTD5 och LTE5. Förmodligen verkar samma metaboliska vägar som följer ALOX5 vid metabolisering av arakidonsyra till 4-seriemetaboliterna på samma sätt på EPA för att bilda dessa 5-serieprodukter. ALOX5 samarbetar också med andra lipoxygenas-, cyklooxygenas- eller cytokrom P450- enzymer i seriella metaboliska vägar för att metabolisera EPA till Resolvins i E-serien (se Specialiserade pro-resolving-mediatorer#EPA-härledda resolviner för ytterligare detaljer om denna metabolism), nämligen resolvin E1 (RvE1) och RvE2.

5-HEPE, 5-oxo-HEPE, LTB5, LTC5, LTD5 och LTE5 är i allmänhet mindre potenta i att stimulera celler och vävnader än deras arakidonsyra-härledda motsvarigheter; eftersom deras produktion är associerad med minskad produktion av deras arakidonsyra-härledda motsvarigheter, kan de indirekt tjäna till att minska de pro-inflammatoriska och pro-allergiska aktiviteterna hos deras arakidonsyra-härledda motsvarigheter. RvE1 och ReV2 är specialiserade pro-resolving mediatorer som bidrar till att lösa inflammation och andra reaktioner.

Dokosahexaensyra

ALOX5 verkar i serie med ALOX15 för att metabolisera omega 3-fettsyran, dokosahexaensyra (DHA, dvs 4 Z ,7 Z ,10 Z ,13 Z ,16 Z ,19 Z -dokosahexaensyra), till resolviner i D-serien (se Specialized pro -resolving mediators#DHA-derived Resolvins för ytterligare information om denna metabolism).

D-seriens resolviner (dvs. RvD1, RvD2, RvD3, RvD4, RvD5, RvD6, AT-RVD1, AT-RVD2, AT-RVD3, AT-RVD4, AT-RVD5 och AT-RVD6) är specialiserade pro- lösningsförmedlare som bidra till att lösa inflammation, främja vävnadsläkning och minska uppfattningen av inflammationsbaserad smärta (se resolvins ).

Transgena studier

Studier i modelldjursystem som raderar eller överuttrycker Alox5 -genen har gett till synes paradoxala resultat. Hos möss, till exempel, kan Alox5-överuttryck minska skadorna som orsakas av vissa typer men samtidigt öka skadorna som orsakas av andra typer av invasiva patogener . Detta kan vara en återspegling av mängden metaboliter som tillverkas av Alox5-enzymet, av vilka några har motsatta aktiviteter som de pro-inflammatoriska kemotaktiska faktorerna och de antiinflammatoriska specialiserade pro-resolving mediatorerna. Alox5 och förmodligen mänskliga ALOX5-funktioner kan variera kraftigt beroende på de medel som stimulerar deras och vilka typer av metaboliter de bildar; de specifika vävnaderna som svarar på dessa medel; de tidpunkter (t.ex. tidiga eller försenade) då observationer görs; och, mycket troligt, flera andra faktorer.

Alox5 gen knockout möss är mer mottagliga för utveckling och patologiska komplikationer av experimentell infektion med Klebsiella pneumoniae , Borrelia burgdorferi och Paracoccidioides brasiliensis . I en modell av blindtarmsperforationsinducerad sepsis uppvisade ALOX5 gen knockout möss en minskning av antalet neutrofiler och en ökning av antalet bakterier som ackumulerades i deras bukhinna . Å andra sidan visar ALOX5 gen knockout-möss en ökad resistens och minskad patologi mot Brucella abortus- infektion och, åtminstone i dess akuta fas, Trypanosoma cruzi -infektion. Dessutom Alox5 -nullmöss en försämrad inflammatorisk komponent, misslyckande med att lösa inflammationsrelaterade svar och minskad överlevnad i experimentella modeller av respiratorisk syncytialvirussjukdom , borrelia , Toxoplasma gondii -sjukdom och hornhinneskada . Dessa studier indikerar att Alox5 kan tjäna en skyddande funktion förmodligen genom att generera metaboliter såsom kemotaktiska faktorer som mobiliserar det medfödda immunsystemet . Emellertid verkar undertryckandet av inflammation också vara en funktion av Alox5, förmodligen genom att bidra till produktionen av antiinflammatoriska specialiserade pro-resolving mediators (SPM), åtminstone i vissa gnagare inflammationsbaserade modellsystem. Dessa genetiska studier tillåter att ALOX5 tillsammans med de kemotaktiska faktorerna och SPM som de bidrar till att göra kan spela liknande motsatta pro-inflammatoriska och antiinflammatoriska funktioner hos människor.

Alox5 gen knockout möss uppvisar en ökning av lungtumörvolymen och levermetastaser av Lewis lungkarcinomceller som implanterades direkt i deras lungor; detta resultat skiljer sig från många in vitro-studier som inblandade humant ALOX5 tillsammans med vissa av dess metaboliter med att främja cancercelltillväxt genom att man finner att mus Alox5 och kanske vissa av dess metaboliter hämmar cancercelltillväxt. Studier i denna modell tyder på att Alox5, som verkar genom en eller flera av dess metaboliter, minskar tillväxt och progression av Lewis-karcinom genom att rekrytera cancerhämmande CD4+ T-hjälparceller och CD8+ T- cytotoxiska T-celler till implantationsställena. Denna slående skillnad mellan mänskliga in vitro och mus in vivo studier kan återspegla artskillnader, in vitro kontra in vivo skillnader, eller skillnader i cancercelltyp i funktionen av ALOX5/Alox5.

Klinisk signifikans

Inflammation

Studier implicerar ALOX5 i att bidra till medfödd immunitet genom att bidra till de ökande inflammatoriska svaren på ett brett spektrum av akuta (t.ex. patogeninvasion , trauma och brännskador [se Inflammation#Orsaker ); ALOX5 bidrar dock också till utvecklingen och progressionen av överdrivna och kroniska inflammatoriska reaktioner såsom reumatoid artrit , åderförkalkning , inflammatorisk tarmsjukdom och autoimmuna sjukdomar (se Inflammation#Disorders ). Dessa dubbla funktioner återspeglar sannolikt ALOX5:s förmåga att bilda den: a) potenta kemotaktiska faktorn, LTB4, och möjligen även en svagare kemotaktisk faktor, 5S -HETE , som tjänar till att attrahera och på annat sätt aktivera inflammationsinducerande celler såsom cirkulerande leukocyter och vävnadsmakrofager och dendritiska celler och b) lipoxin och resolvin underfamilj av SPM som tenderar att hämma dessa celler såväl som de övergripande inflammatoriska svaren.

Allergi

ALOX5 bidrar till utveckling och progression av allergiska och allergiska inflammationsreaktioner och sjukdomar som allergisk rinit , konjunktivit , astma , utslag och eksem (se Alergi#Tecken och symtom ). Denna aktivitet återspeglar dess bildning av a) LTC4, LTD4 och LTE4 som främjar vaskulär permeabilitet, drar ihop glatt muskulatur i luftvägarna och på annat sätt stör dessa vävnader och b) LTB4 och möjligen 5-oxo-ETE som är kemotaktiska faktorer för, och aktivatorer av, celltypen som främjar sådana reaktioner, eosinofilen . 5-Oxo-ETE och, i mindre utsträckning, 5S - HETE, verkar också synergistiskt med en annan pro-allergisk mediator, blodplättsaktiverande faktor , för att stimulera och på annat sätt aktivera eosinofiler.

Överkänslighetsreaktioner

ALOX5 bidrar till icke-allergiska reaktioner i andningsorganen och huden såsom acetylsalicylsyraförvärrad luftvägssjukdom , NSAID-överkänslighetsreaktioner , NSAID-inducerad icke- allergisk rinit , NSAID-inducerad icke-allergisk konjunktivit , NSAID-inducerad angioödem , NSAID-inducerad angioödem ; det kan också bidra till överkänslighetsreaktioner i andningsorganen på kall luft och möjligen till och med alkoholdrycker. Dessa patologiska svar involverar sannolikt samma ALOX5-bildade metaboliter som de som främjar allergiska reaktioner.

ALOX5-hämmande läkemedel

Huvudartikel: Arachidonat 5-lipoxygenashämmare

De vävnads-, djurmodell- och genetiska studierna på djur och människor som citeras ovan implicerar ALOX5 i ett brett spektrum av sjukdomar: a) överdrivna inflammatoriska svar på patogener , trauma, brännskador och andra former av vävnadsskada [se Inflammation#Causes ); b) kroniska inflammatoriska tillstånd såsom reumatoid artrit , ateroskleros , inflammatorisk tarmsjukdom , autoimmuna sjukdomar och Alzheimers sjukdom (se Inflammation#Disorders ); c) allergi och allergiska inflammationsreaktioner såsom allergisk rinit , konjunktivit , astma , utslag och eksem ; d) NSAID-inducerade akuta icke-allergiska reaktioner såsom astma, rinit, konjunktivit, angioödem och urtikaria ; och e) utvecklingen av vissa cancerformer såsom de i prostata och pankreas. Klinisk användning av läkemedel som hämmar ALOX5 för att behandla någon av dessa sjukdomar har dock varit framgångsrik med endast Zileuton tillsammans med dess kontrollerade frisättningspreparat, Zileuton CR.

Zileuton är godkänt i USA för profylax och kronisk behandling av allergisk astma; det används också för att behandla kroniska icke-allergiska reaktioner såsom NSAID-inducerade icke-allergiska lung-, näs- och bindhinnoreaktioner samt ansträngningsinducerad astma. Zileuton har visat vissa fördelaktiga effekter i kliniska prövningar för behandling av reumatoid artrit, inflammatorisk tarmsjukdom och psoriasis. Zileuton genomgår för närvarande en fas II-studie för behandling av acne vulgaris (lindrig till måttlig inflammatorisk ansiktsacne) och en fas I-studie (se Clinical trial#phases ) som kombinerar det med imatinib för behandling av kronisk myeloid leukemi . Zyleuton och zileuton CR orsakar förhöjda leverenzymer hos 2 % av patienterna; de två läkemedlen är därför kontraindicerade hos patienter med aktiv leversjukdom eller bestående leverenzymförhöjningar som är större än tre gånger den övre normalgränsen. Leverfunktionen bör utvärderas innan någon av dessa läkemedel påbörjas, månadsvis under de första 3 månaderna, varannan till var tredje månad under resten av det första året och periodvis därefter; zileuton har också en ganska ogynnsam farmakologisk profil (se Zileuton#Kontraindikationer och varningar ). Med tanke på dessa brister studeras andra läkemedel riktade mot ALOX5.

Flavocoxid är en egenutvecklad blandning av renade växtbaserade bioflavonoider inklusive Baicalin och Katekiner . Det hämmar COX-1, COX-2 och ALOX5 in vitro och i djurmodeller. Flavocoxid har godkänts för användning som medicinskt livsmedel i USA sedan 2004 och finns tillgängligt på recept för användning vid kronisk artros i tabletter om 500 mg under det kommersiella namnet Limbrel. I kliniska prövningar inträffade dock förhöjningar av leverenzym i serum hos upp till 10 % av patienterna på flavocoxidbehandling, även om förhöjningar över 3 gånger den övre normalgränsen inträffade hos endast 1-2 % av mottagarna. Sedan dess lansering har det emellertid förekommit flera rapporter om kliniskt uppenbara akuta leverskador tillskrivna flavocoxid.

Setileuton (MK-0633) har slutfört en klinisk fas II-studie för behandling av astma, kronisk obstruktiv lungsjukdom och åderförkalkning (NCT00404313, NCT00418613 respektive NCT00421278). PF-4191834 har genomfört fas II-studier för behandling av astma (NCT00723021).

Hyperforin , en aktiv beståndsdel i örten johannesört , är aktiv i mikromolära koncentrationer för att hämma ALOX5. Indirubin-3'-monoxim, ett derivat av den naturligt förekommande alkaloiden, indirubin , beskrivs också som en selektiv ALOX5-hämmare som är effektiv i en rad cellfria och cellbaserade modellsystem. Dessutom curcumin , en beståndsdel i gurkmeja , en 5-LO-hämmare enligt definitionen av in vitro- studier av enzymet.

acetyl-keto-beta-boswellinsyra (AKBA) , en av de bioaktiva boswellinsyrorna som finns i Boswellia serrata (indisk rökelse) har visat sig hämma 5-lipoxygenas. Boswellia minskar hjärnödem hos patienter som bestrålas för hjärntumör och det tros bero på 5-lipoxygenashämning.

Medan endast ett ALOX5-hämmande läkemedel har visat sig användbart för behandling av mänskliga sjukdomar, är andra läkemedel som verkar nedströms i den ALOX5-initierade vägen i klinisk användning. Montelukast , Zafirlukast och Pranlukast är receptorantagonister för cysteinylleukotrienreceptorn 1 som bidrar till att förmedla verkan av LTC4, LTD4 och LTE4. Dessa läkemedel används ofta som profylax och kronisk behandling av allergiska och icke-allergiska astma- och rinitsjukdomar och kan även vara användbara för att behandla förvärvad sömnapné i barndomen på grund av adenotonsillär hypertrofi (se Förvärvad icke-inflammatorisk myopati#Diet och traumainducerad myopati ) .

Hittills har dock varken LTB4-synteshämmare (dvs blockerare av ALOX5 eller LTA4 hydrolas) eller hämmare av LTB4-receptorer (BLT1 och BLT2) visat sig vara effektiva antiinflammatoriska läkemedel. Dessutom har blockerare av LTC4-, LTD4- och LTE4-syntes (dvs ALOX5-hämmare) såväl som av LTC4- och LTD4-receptorantagonister visat sig vara sämre än kortikosteroider som enstaka läkemedelsbehandling för ihållande astma, särskilt hos patienter med luftvägsobstruktion. Som ett andra läkemedel som läggs till kortikosteroider verkar leukotrienhämmare vara sämre än Beta2-adrenerga agonistläkemedel vid behandling av astma.

Mänsklig genetik

ALOX5 bidrar till bildningen av PUFA-metaboliter som kan främja (t.ex. leukotrienerna, 5-oxo-ETE) men också till metaboliter som hämmar (dvs. lipoxiner, resolviner) sjukdomar. Följaktligen kan en given abnormitet i uttrycket eller aktiviteten av ALOX5 på grund av variationer i dess gen främja eller undertrycka inflammation beroende på den relativa roll som dessa motsatta metaboliter har för att reglera den speciella typen av reaktion som undersöks. Dessutom påverkas ALOX5-relaterade vävnadsreaktioner som hittills studerats av flera genetiska, miljömässiga och utvecklingsvariabler som kan påverka konsekvenserna av abnormiteter i uttrycket eller funktionen av ALOX5. Följaktligen kan abnormiteter i ALOX5 -genen variera med populationen och individer som studeras.

Allergisk astma

Uppströmspromotorn i den humana ALOX5 -genen har vanligtvis fem GGGCCGG-repetitioner som binder Sp1 - transkriptionsfaktorn och därigenom ökar genens transkription av ALOX5. Homozygota varianter för denna fem-repeterande promotorregion i en studie av 624 astmatiska barn i Ankara, Turkiet var mycket mer benägna att ha svår astma . Dessa varianter är associerade med minskade nivåer av ALOX5 såväl som minskad produktion av LTC4 i deras eosinofiler. Dessa data tyder på att ALOX5 kan bidra till att dämpa svårighetsgraden av astma, möjligen genom att metabolisera PUFA till specialiserade pro-resolving mediatorer . Enkelnukleotidpolymorfiskillnader i gener som främjar ALOX5-aktivitet (dvs. 5-lipoxygenasaktiverande protein ), metaboliserar den initiala produkten av ALOX5, 5S - HpETE, till LTB4 (dvs. Leukotriene-A4-hydrolas ), eller är de cellulära receptorerna ansvariga för mediering av de cellulära svaren på nedströms ALOX-produkterna LTC4 och LTD4 (dvs CYSLTR1 och CYSLTR2 ) har associerats med förekomsten av astma i studier med en enda population. Dessa studier tyder på att genetiska varianter kan spela en roll, om än en relativt liten sådan, i den övergripande känsligheten för allergisk astma.

NSAID-inducerade icke-allergiska reaktioner

Aspirin och andra icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID) kan orsaka NSAID-förvärrade sjukdomar (N-ERD). Dessa har nyligen klassificerats i 5 grupper varav 3 inte orsakas av en klassisk immunmekanism och är relevanta för funktionen av ALOX5: 1) NSAID -exacerbated respiratory disease (NERD), dvs symtom på luftvägsobstruktion, andnöd , och/eller nästäppa / rhinorré som inträffar kort efter NSAID-intag hos patienter med astma och/eller rhinosinusit i anamnesen ; 2) NSAID-exacerberade kutansjukdomar (NECD), dvs. wheal-svar och/eller angioödem -svar som inträffar kort efter NSAID-intag hos patienter med en historia av kronisk urtikaria ; och 3) NSAID-inducerad urtikaria/angioödem (NIUA) (dvs symtom på svulster och/eller angioödem som uppträder kort efter NSAID-intag hos patienter som inte har haft kronisk urtikaria i anamnesen ). Den genetiska polymorfismen Enkelnukleotidpolymorfism (SNP)-varianten i ALOX5 -genen, ALOX5 -1708 G>A är associerad med NSAID-inducerad astma hos koreanska patienter och tre SNP ALOX5-varianter, rs4948672, rs1565096 och rs2784 är associerade med NSAID,-ID inducerade kutana reaktioner hos spanska patienter.

Åderförkalkning

Bärare av två varianter av det dominerande fem tandem upprepade Sp1-bindande motivet (GGGCCGG) av ALOX5 -genpromotorn i 470 försökspersoner (icke-spansktalande vita, 55,1 %; latinamerikaner, 29,6 %; asiatiska eller Stillahavsöbor, 7,7 &; afroamerikaner, 5,3 %, och andra, 2,3 %) var positivt associerade med svårighetsgraden av ateroskleros , bedömt av carotis intima–media tjockleksmätningar. Variantalleler involverade deletioner (en eller två) eller tillägg (en, två eller tre) av Sp1-motiv till de fem tandemmotivallelen.

Se även

Arakidonat 5-lipoxygenashämmare

Vidare läsning

•   Rådmark OP (2000). "Den molekylära biologin och regleringen av 5-lipoxygenas". Am. J. Respir. Crit. Care Med . 161 (2 Pt 2): S11–5. doi : 10.1164/ajrccm.161.supplement_1.ltta-3 . PMID 10673219 .
•    Hammarberg T, Reddy KV, Persson B, Rådmark O (2002). "Kalciumbindning till 5-lipoxygenas". Adv. Exp. Med. Biol . Framsteg inom experimentell medicin och biologi. 507 : 117–21. doi : 10.1007/978-1-4615-0193-0_19 . ISBN 978-0-306-47283-1 . PMID 12664574 .
•   Ishii S, Noguchi M, Miyano M, Matsumoto T, Noma M (1992). "Mutagenesstudier på aminosyrarester som är involverade i järnbindningen och aktiviteten av humant 5-lipoxygenas". Biochem. Biophys. Res. Commun . 182 (3): 1482–90. doi : 10.1016/0006-291X(92)91901-2 . PMID 1540191 .
•   Nguyen T, Falgueyret JP, Abramovitz M, Riendeau D (1991). "Utvärdering av rollen för konserverade His- och Met-rester bland lipoxygenaser genom platsriktad mutagenes av rekombinant humant 5-lipoxygenas" . J. Biol. Chem . 266 (32): 22057–62. doi : 10.1016/S0021-9258(18)54744-X . PMID 1939225 .
•    Hoshiko S, Rådmark O, Samuelsson B (1990). "Karakterisering av den humana 5-lipoxygenasgenpromotorn" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 87 (23): 9073–7. Bibcode : 1990PNAS...87.9073H . doi : 10.1073/pnas.87.23.9073 . PMC 55106 . PMID 2251250 .
•    Matsumoto T, Funk CD, Rådmark O, Höög JO, Jörnvall H, Samuelsson B (1988). "Molekylär kloning och aminosyrasekvens av humant 5-lipoxygenas" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 85 (1): 26–30. Bibcode : 1988PNAS...85...26M . doi : 10.1073/pnas.85.1.26 . PMC 279474 . PMID 2829172 .
•   Rouzer CA, Kargman S (1988). "Translokation av 5-lipoxygenas till membranet i humana leukocyter utmanade med jonofor A23187" . J. Biol. Chem . 263 (22): 10980–8. doi : 10.1016/S0021-9258(18)38066-9 . PMID 3134355 .
•    Dixon RA, Jones RE, Diehl RE, Bennett CD, Kargman S, Rouzer CA (1988). "Klonning av cDNA för humant 5-lipoxygenas" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 85 (2): 416–20. Bibcode : 1988PNAS...85..416D . doi : 10.1073/pnas.85.2.416 . PMC 279559 . PMID 3422434 .
•   Jakobsson PJ, Shaskin P, Larsson P, Feltenmark S, Odlander B, Aguilar-Santelises M, Jondal M, Biberfeld P, Claesson HE (1995). "Studier om reglering och lokalisering av 5-lipoxygenas i humana B-lymfocyter" . Eur. J. Biochem . 232 (1): 37–46. doi : 10.1111/j.1432-1033.1995.tb20778.x . PMID 7556168 .
•    Janssen-Timmen U, Vickers PJ, Wittig U, Lehmann WD, Stark HJ, Fusenig NE, Rosenbach T, Rådmark O, Samuelsson B, Habenicht AJ (1995). "Uttryck av 5-lipoxygenas i differentierande mänskliga hudkeratinocyter" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 92 (15): 6966–70. Bibcode : 1995PNAS...92.6966J . doi : 10.1073/pnas.92.15.6966 . PMC 41452 . PMID 7624354 .
•   Lepley RA, Fitzpatrick FA (1994). "5-Lipoxygenas innehåller ett funktionellt Src-homologi 3-bindande motiv som interagerar med Src-homologi 3-domänen av Grb2 och cytoskelettproteiner" . J. Biol. Chem . 269 ​​(39): 24163–8. doi : 10.1016/S0021-9258(19)51063-8 . PMID 7929073 .
•   Shaw KJ, Ng C, Kovacs BW (1994). "Cyklooxygenas genuttryck i humant endometrium och decidua". Prostaglandiner Leukot. Essent. Fettsyror . 50 (5): 239–43. doi : 10.1016/0952-3278(94)90160-0 . PMID 8066098 .
•   Maruyama K, Sugano S (1994). "Oligo-capping: en enkel metod för att ersätta lockstrukturen för eukaryota mRNA med oligoribonukleotider". Gene . 138 (1–2): 171–4. doi : 10.1016/0378-1119(94)90802-8 . PMID 8125298 .
•    Woods JW, Evans JF, Ethier D, Scott S, Vickers PJ, Hearn L, Heibein JA, Charleson S, Singer II (1993). "5-lipoxygenas och 5-lipoxygenas-aktiverande protein är lokaliserade i kärnhöljet av aktiverade humana leukocyter" . J. Exp. Med . 178 (6): 1935–46. doi : 10.1084/jem.178.6.1935 . PMC 2191287 . PMID 8245774 .
•   Mancini JA, Li C, Vickers PJ (1993). "5-lipoxygenasaktivitet i den mänskliga bukspottkörteln". J Lipid Mediat . 8 (3): 145–50. PMID 8268460 .
•   VanderNoot VA, Fitzpatrick FA (1995). "Kompetitiv bindningsanalys av src-homologidomän 3-interaktioner mellan 5-lipoxygenas och tillväxtfaktorreceptorbindande protein 2". Anal. Biochem . 230 (1): 108–14. doi : 10.1006/abio.1995.1444 . PMID 8585605 .
•   Brock TG, McNish RW, Bailie MB, Peters-Golden M (1997). "Snabb import av cytosoliskt 5-lipoxygenas in i kärnan av neutrofiler efter in vivo rekrytering och in vitro vidhäftning" . J. Biol. Chem . 272 (13): 8276–80. doi : 10.1074/jbc.272.13.8276 . PMID 9079648 .
•   Nassar GM, Montero A, Fukunaga M, Badr KF (1997). "Kontrasterande effekter av proinflammatoriska och T-hjälparlymfocytsubset-2 cytokiner på 5-lipoxygenasvägen i monocyter" . Kidney Int . 51 (5): 1520–8. doi : 10.1038/ki.1997.209 . PMID 9150468 .
•   Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S (1997). "Konstruktion och karakterisering av ett fullängdsanrikat och ett 5'-ändsanrikat cDNA-bibliotek". Gene . 200 (1–2): 149–56. doi : 10.1016/S0378-1119(97)00411-3 . PMID 9373149 .

externa länkar

• Arakidonat+5-lipoxygenas vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• Mänskligt ALOX5- genomplacering och ALOX5- geninformationssida i UCSC Genome Browser .