Beta-glukuronidas

För α-glukuronidas, se alfa-glukuronidas .

"GUSB" omdirigerar hit. För flygplatsen med denna IATA-kod, se Sambailo flygplats .

beta-glukuronidas
glukuronidas homotetramer (antagen biologisk enhet)
Identifierare
EG nr.	3.2.1.31
CAS-nr.	9001-45-0
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

glukuronidas, beta
-beta-glukuronidas asymmetrisk enhet som visar rester av aktiva ställen Glu451, Tyr504 och Glu540, tillsammans med de potentiellt stödjande Asn450-
restidentifierarna
Symbol	GUSB
NCBI-genen	2990
HGNC	4696
OMIM	611499
RefSeq	NM_000181
UniProt	P08236
Övriga uppgifter
EG-nummer	3.2.1.31
Ställe	Chr. 7 q11.21
Söka efter Strukturer Schweizisk modell Domäner InterPro

Beta-glukuronidaser är medlemmar av glykosidasfamiljen av enzymer som katalyserar nedbrytning av komplexa kolhydrater . Humant β-glukuronidas är en typ av glukuronidas (en medlem av glykosidasfamilj 2) som katalyserar hydrolys av β-D- glukuronsyrarester från den icke-reducerande änden av mukopolysackarider (även kallade glykosaminoglykaner ) såsom heparansulfat . Humant β-glukuronidas finns i lysosomen . I tarmen omvandlar brush border β-glukuronidas konjugerat bilirubin till den okonjugerade formen för reabsorption. Beta-glukuronidas finns också i bröstmjölk, vilket bidrar till neonatal gulsot . Proteinet kodas av GUSB -genen hos människor och av uidA -genen i bakterier.

Strukturera

Humant β-glukuronidas syntetiseras som en 80 kDa monomer (653 aminosyror ) innan proteolys tar bort 18 aminosyror från den C-terminala änden för att bilda en 78 kDa monomer. Beta-glukuronidas existerar som en 332 kDa homotetramer . Beta-glukuronidas innehåller flera anmärkningsvärda strukturella formationer, inklusive en typ av beta-fat känd som en jelly roll-fat och en TIM-fat .

Katalysmekanism

Humant β-glukuronidas är homologt med Escherichia coli -enzymet β-galaktosidas . Detta homologa förhållande, tillsammans med kunskapen om att glykosidaser ofta utför hydrolys katalyserad av två sura rester , möjliggjorde utvecklingen av en mekanistisk hypotes. Denna hypotes föreslår att de två glutaminsyraresterna Glu540 och Glu451 är de nukleofila respektive sura resterna, och att tyrosinresten Tyr504 också är involverad i katalys. Till stöd för denna hypotes resulterar experimentella mutationer i någon av dessa tre rester i stora minskningar av enzymatisk aktivitet. Ökad aktivitet av ett E451A-mutant enzym (där Glu451 är ersatt med en alaninrest ) efter tillsats av azid överensstämmer med Glu451 som syra/bas-rest. Med hjälp av analys av märkta β-glukuronidaspeptider efter hydrolys av ett substrat som går in i ett mycket stabilt mellanstadium, har forskare fastställt att Glu540 är den nukleofila resten.

Även om den speciella typen av nukleofil substitution som _används SN2 - reaktioner av p-glukuronidas är oklar, tyder bevis för mekanismerna för deras homologer i glykosidasfamiljen att dessa reaktioner är kvalitativt . Reaktionerna fortskrider genom ett övergångstillstånd med oxokarbeniumjonegenskaper . Inledningsvis föreslogs dessa mekanismer , på grund av detta oxokarbenium som är karakteristiskt för övergångstillståndet, vara SN ₁ -reaktioner som fortskrider genom en diskret oxokarbeniumjonmellanprodukt . Men nyare bevis tyder på att dessa oxokarbeniumjontillstånd har en livslängd på 10 femtosekunder - 0,1 nanosekunder (liknande den för en bindningsvibrationsperiod ). Dessa livstider är för korta för att tilldelas en reaktionsintermediär. Av dessa bevis framgår det att dessa reaktioner, även om de har ett S _N 1-utseende på grund av oxokarbeniumjonegenskaperna för deras övergångstillstånd, måste vara kvalitativt S _N 2-reaktioner.

Den specifika aktiviteten av Tyr504 i den katalytiska mekanismen är oklar. Genom jämförelse med strukturella data för det homologa enzymet xylanas , har det föreslagits att Tyr504 av β-glukuronidas kan stabilisera den lämnande nukleofilen (Glu540) eller modulera dess aktivitet.

Förutom dessa rester har en konserverad asparaginrest (Asn450) föreslagits för att stabilisera substratet genom inverkan av en vätebindning vid 2-hydroxylgruppen i sockersubstratet.

• 

  Repeterande enhet av heparansulfatsubstratet av β-glukuronidas

• 

  Ytavbildning av ficka på det aktiva stället av β-glukuronidas med katalytiska rester visade

• 

  Mekanism för β-glukuronidashydrolys av ett sockersubstrat med höga energiövergångstillstånd som visar oxokarbeniumjonkaraktär avbildad

• 

  Potentiell stabilisering av den nukleofila resten Glu540 av Tyr504 i β-glukuronidas

• 

  Förutspådd aktivitet av den konserverade Asn450-resten vid stabilisering av β-glukuronidas-sockersubstratet

• 

  Potentiell saltbrygga mellan Glu352 och Arg216 i humant beta-glukuronidas

Sly syndrom

Huvudartikel: Sly syndrom

Brister i β-glukuronidas resulterar i den autosomala recessiva ärftliga metabola sjukdomen känd som Sly syndrom eller mukopolysackaridos VII. En brist på detta enzym resulterar i uppbyggnaden av icke-hydrolyserade mukopolysackarider hos patienten. Denna sjukdom kan vara extremt försvagande för patienten eller kan resultera i hydrops fetalis före födseln. Dessutom observeras mental retardation, kortväxthet, grova ansiktsdrag, ryggradsavvikelser och förstoring av lever och mjälte hos överlevande patienter. Denna sjukdom har modellerats i en stam av möss såväl som en familj av hundar. På senare tid har forskare upptäckt en kattfamilj som uppvisar brister i β-glukuronidasaktivitet. Källan till denna minskning av aktivitet har identifierats som en E351K-mutation (Glu351 är muterad till en lysinrest). Glu351 är bevarad i däggdjursarter, vilket tyder på en viktig funktion för denna rest. Undersökning av den mänskliga röntgenkristallstrukturen tyder på att denna rest (Glu352 i det humana enzymet), som är begravd djupt i TIM-cylinderdomänen , kan vara viktig för stabilisering av enzymets tertiära struktur . I kristallstrukturen verkar det som att Arg216, en medlem av proteinets jelly roll-domän , bildar en saltbrygga med Glu352; därför är Glu352 troligen involverad i att stabilisera interaktionen mellan två olika tredimensionella domäner av enzymet.

Molekylära tillämpningar: använd som reportergen

Inom molekylärbiologi används β-glukuronidas som en reportergen för att övervaka genuttryck i däggdjurs- och växtceller. Övervakning av β-glukuronidasaktivitet genom användning av en GUS-analys möjliggör bestämning av det rumsliga och tidsmässiga uttrycket av genen i fråga.

• Molekylära grafikbilder producerades med hjälp av UCSF Chimera-paketet från Resource for Biocomputing, Visualization and Informatics vid University of California, San Francisco (stöds av NIH P41 RR-01081).

Se även

• Alfa-glukuronidas
• Glukuronosyl-disulfoglukosamin glukuronidas
• Glycyrrhizinat beta-glukuronidas

Vidare läsning

•   George J (juni 2008). "Förhöjt serum beta-glukuronidas återspeglar leverns lysosomala bräcklighet efter giftig leverskada hos råttor". Biokemi och cellbiologi . 86 (3): 235–43. doi : 10.1139/O08-038 . PMID 18523484 .
•    Bell CE, Sly WS, Brot FE (januari 1977). "Human beta-glukuronidasbrist mukopolysackaridos: identifiering av korsreaktivt antigen i odlade fibroblaster från patienter med brist på enzym genom enzymimmunanalys" . The Journal of Clinical Investigation . 59 (1): 97–105. doi : 10.1172/JCI108627 . PMC 333336 . PMID 401508 .
•   Tanaka J, Gasa S, Sakurada K, Miyazaki T, Kasai M, Makita A (januari 1992). "Karakterisering av underenheterna och sockerdelen av humant placenta och leukemiskt beta-glukuronidas". Biologisk kemi Hoppe-Seyler . 373 (1): 57–62. doi : 10.1515/bchm3.1992.373.1.57 . PMID 1311180 .
•    Wolfe JH, Sands MS, Barker JE, Gwynn B, Rowe LB, Vogler CA, Birkenmeier EH (1993). "Reversering av patologi i murin mukopolysackaridos typ VII genom somatisk cellgenöverföring". Naturen . 360 (6406): 749–53. doi : 10.1038/360749a0 . PMID 1465145 . S2CID 4337590 .
•    Tomatsu S, Fukuda S, Sukegawa K, Ikedo Y, Yamada S, Yamada Y, Sasaki T, Okamoto H, Kuwahara T, Yamaguchi S (januari 1991). "Mukopolysackaridos typ VII: karakterisering av mutationer och molekylär heterogenitet" . American Journal of Human Genetics . 48 (1): 89–96. PMC 1682743 . PMID 1702266 .
•   Shipley JM, Miller RD, Wu BM, Grubb JH, Christensen SG, Kyle JW, Sly WS (augusti 1991). "Analys av den 5'-flankerande regionen av den humana beta-glukuronidasgenen". Genomik . 10 (4): 1009–18. doi : 10.1016/0888-7543(91)90192-H . PMID 1916806 .
•   Ono M, Taniguchi N, Makita A, Fujita M, Sekiya C, Namiki M (april 1988). "Fosforylering av beta-glukuronidaser från human normal lever och hepatom genom cAMP-beroende proteinkinas" . Journal of Biological Chemistry . 263 (12): 5884–9. doi : 10.1016/S0021-9258(18)60648-9 . PMID 2833520 .
•   Guise KS, Korneluk RG, Waye J, Lamhonwah AM, Quan F, Palmer R, Ganschow RE, Sly WS, Gravel RA (1985). "Isolering och uttryck i Escherichia coli av en cDNA-klon som kodar för humant beta-glukuronidas". Gene . 34 (1): 105–10. doi : 10.1016/0378-1119(85)90300-2 . PMID 3924735 .
•   Ho YC, Ho LH, Ho KJ (1985). "Humant leverbeta-glukuronidas: en enzymkinetisk studie". Enzym . 33 (1): 9–17. doi : 10.1159/000469398 . PMID 3987656 .
•    Shipley JM, Klinkenberg M, Wu BM, Bachinsky DR, Grubb JH, Sly WS (mars 1993). "Mutationsanalys av en patient med mukopolysackaridos typ VII och identifiering av pseudogener" . American Journal of Human Genetics . 52 (3): 517–26. PMC 1682147 . PMID 7680524 .
•    Vervoort R, Lissens W, Liebaers I (1994). "Molekylär analys av en patient med hydrops fetalis orsakad av beta-glukuronidasbrist, och bevis för ytterligare pseudogener" . Mänsklig mutation . 2 (6): 443–5. doi : 10.1002/humu.1380020604 . PMID 8111412 . S2CID 46432543 .
•    Wu BM, Sly WS (1994). "Mutationsstudier hos en patient med hydrops fetalis form av mucopolysaccharidosis typ VII" . Mänsklig mutation . 2 (6): 446–57. doi : 10.1002/humu.1380020605 . PMID 8111413 . S2CID 21484555 .
•   Maruyama K, Sugano S (januari 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 .
•    Moullier P, Bohl D, Heard JM, Danos O (juni 1993). "Korrektion av lysosomal lagring i levern och mjälten hos MPS VII-möss genom implantation av genetiskt modifierade hudfibroblaster". Naturgenetik . 4 (2): 154–9. doi : 10.1038/ng0693-154 . PMID 8348154 . S2CID 26122567 .
•   Shipley JM, Grubb JH, Sly WS (juni 1993). "Rollen av glykosylering och fosforylering i uttrycket av aktivt humant beta-glukuronidas" . Journal of Biological Chemistry . 268 (16): 12193–8. doi : 10.1016/S0021-9258(19)50325-8 . PMID 8505339 .
•   Nishimura Y, Kato K, Himeno M (juli 1995). "Biokemisk karakterisering av levermikrosomala, Golgi-, lysosomala och serum beta-glukuronidaser hos dibutylfosfatbehandlade råttor". Journal of Biochemistry . 118 (1): 56–66. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a124892 . PMID 8537326 .
•    Jain S, Drendel WB, Chen ZW, Mathews FS, Sly WS, Grubb JH (april 1996). "Strukturen av humant beta-glukuronidas avslöjar lysosomal målinriktning och motiv för aktiva ställen". Naturens strukturbiologi . 3 (4): 375–81. doi : 10.1038/nsb0496-375 . PMID 8599764 . S2CID 28862883 .
•    Vervoort R, Islam MR, Sly WS, Zabot MT, Kleijer WJ, Chabas A, Fensom A, Young EP, Liebaers I, Lissens W (mars 1996). "Molekylär analys av patienter med beta-glukuronidasbrist som presenterar sig som hydrops fetalis eller som tidig mukopolysackaridos VII" . American Journal of Human Genetics . 58 (3): 457–71. PMC 1914559 . PMID 8644704 .
•   Bonaldo MF, Lennon G, Soares MB (september 1996). "Normalisering och subtraktion: två metoder för att underlätta genupptäckt" . Genomforskning . 6 (9): 791–806. doi : 10.1101/gr.6.9.791 . PMID 8889548 .
•   Dentino AR, Raj PA, De Nardin E (januari 1997). "Subtila skillnader mellan mänskliga och kanin-neutrofilreceptorer som visas av den sekretagogiska aktiviteten hos begränsade formylpeptider". Arkiv för biokemi och biofysik . 337 (2): 267–74. doi : 10.1006/abbi.1996.9791 . PMID 9016822 .

externa länkar

• Glukuronidas vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• Uppdaterad forskning om reporterglukuronidas Arkiverad 2020-11-21 på Wayback Machine och andra reportrar från Reportergene
• Databas över katalytisk mekanismforskning och annan information om beta-glukuronidas