Gamma-butyrobetaindioxygenas
| BBOX1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identifierare | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , BBH, BBOX, G-BBH, gamma-BBH, gamma-butyrobetainhydroxylas 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Externa ID:n | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidata | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gamma-butyrobetain-dioxygenas (även känt som BBOX , GBBH eller y-butyrobetaine hydroxylase ) är ett enzym som hos människor kodas av BBOX1 - genen . Gamma-butyrobetain dioxygenas katalyserar bildandet av L-karnitin från gamma-butyrobetain, det sista steget i L- karnitin biosyntesvägen . Karnitin är viktigt för transporten av aktiverade fettsyror över mitokondriella membranet under mitokondriell betaoxidation . Hos människor kan gamma-butyrobetaindioxygenas hittas i njurar (hög), lever (måttlig) och hjärna (mycket låg). BBOX1 har nyligen identifierats som en potentiell cancergen på grundval av en storskalig mikroarraydataanalys .
Reaktion
| Identifierare för | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| gamma-butyrobetain dioxygenas | |||||||||
| EG nr. | 1.14.11.1 | ||||||||
| CAS-nr. | 9045-31-2 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Gamma-butyrobetaindioxygenas tillhör den 2-oxoglutarat (2OG)-beroende dioxygenas- superfamiljen. Det katalyserar följande reaktion:
- 4-trimetylammoniobutanoat (γ-butyrobetain) + 2-oxoglutarat + O 2 3-hydroxi-4-trimetylammoniobutanoat ( L-karnitin ) + succinat + CO 2
De tre substraten för detta enzym är 4-trimetylammoniobutanoat (y-butyrobetain), 2-oxoglutarat och O 2 , medan dess tre produkter är 3-hydroxi-4-trimetylammoniobutanoat ( L-karnitin ), succinat och koldioxid .
Detta enzym tillhör familjen oxidoreduktaser , speciellt de som verkar på parade donatorer, med O 2 som oxidant och inkorporering eller reduktion av syre. Syret som införlivas behöver inte härröra från O 2 med 2-oxoglutarat som en donator och inkorporering av en syreatom i varje donator. Detta enzym deltar i lysinnedbrytningen . Järn är en kofaktor för gamma-butyrobetaindioxygenas. I likhet med många andra 2OG- oxygenaser kan aktiviteten av gamma-butyrobetaindioxygenas stimuleras genom reduktionsmedel som askorbat och glutation . Den katalytiska aktiviteten av gamma-butyrobetaindioxygenas kan stimuleras med olika metalljoner, speciellt kaliumjoner.
Både apo (PDB id: 3N6W) och holo (PDB id: 3O2G) strukturerna för gamma-butyrobetain dioxygenas har lösts, vilket visar att en inducerad passningsmekanism kan bidra till den katalytiska aktiviteten av gamma-butyrobetain dioxygenas.
Gamma-butyrobetaindioxygenas är promiskuöst i substratselektivitet och bearbetar ett antal modifierade substrat, inklusive de naturliga katalytiska produkterna L-karnitin och D- karnitin , och bildar 3-dehydrokarnitin och trimetylaminoaceton. Gamma-butyrobetaindioxygenas katalyserar också oxidationen av mildronat för att bilda flera produkter inklusive malonsyrasemialdehyd, dimetylamin , formaldehyd och (1-metylimidazolidin-4-yl)ättiksyra, som föreslås bildas via en Stevens-omlagringsmekanism . Gamma-butyrobetaindioxygenas är unikt bland andra humana 2OG - oxygenaser att det katalyserar både hydroxylering (t.ex.: L-karnitin ), demetylering (t.ex.: formaldehyd) och CC- bindningsbildning (t.ex.: (1-metylimidazolidin-4-yl)ättiksyra).
Hämning
Gamma-butyrobetaindioxygenas är ett hämningsmål för 3-(2,2,2-trimetylhydraziniumyl)propionat ( mildronat , även känt som THP, MET-88, Meldonium eller Quarterine). Mildronate erbjuds, kliniskt, till marknader utanför USA, för behandling av angina och hjärtinfarkt . Vissa studier antydde att mildronat också kan vara fördelaktigt för behandling av neurologiska störningar , diabetes och kramper och alkoholförgiftning . Mildronate tillverkas och marknadsförs för närvarande av Grindeks , ett läkemedelsföretag baserat i Lettland . Hittills har minst fem kliniska prövningsrapporter publicerats i peer -reviewed tidskrifter som dokumenterar effekten och säkerheten av mildronat vid behandlingar av angina , stroke och kronisk hjärtsvikt . Det har dock inte gjorts några randomiserade kliniska prövningar för att stödja användningen av mildronat för att behandla någon kardiovaskulär sjukdom. [ bättre källa behövs ]
Mildronat har en liknande struktur som det naturliga substratet gamma-butyrobetain, med en NH-grupp som ersätter CH 2 av gamma-butyrobetain i C-4-positionen. En kristallstruktur av mldronat i komplex med gamma-butyrobetaindioxygenas publicerades, och den antyder att mildronat binder till gamma-butyrobetaindioxygenas på exakt samma sätt som gamma-butyrobetain (PDB-id: 3MS5). Hittills binder de flesta enzyminhibitorer för humana 2OG oxygenaser till samsubstratets 2OG- bindningsställe ; mildronat är ett sällsynt exempel på en hämmare av icke-peptidylsubstrat. Även om initiala rapporter antydde att mildronat är en icke-konkurrenskraftig och icke-hydroxylerbar analog av gamma-butyrobetain, har ytterligare studier identifierat att mildronat verkligen är ett substrat för gamma-butyrobetaindioxygenas.
I likhet med andra 2OG-oxygenaser kan gamma-butyrobetaindioxygenas hämmas av 2OG- härmare och aromatiska inhibitorer såsom pyridin-2,4-dikarboxylat. Andra rapporterade gamma-butyrobetain-dioxygenashämmare inkluderar cyklopropyl-substituerade gamma-butyrobetainer och 3-(2,2-dimetylcyklopropyl)propansyra, som är en mekanismbaserad enzymhämmare.
Analysera
Flera biokemiska analyser in vitro har tillämpats för att övervaka den katalytiska aktiviteten av gamma-butyrobetaindioxygenas. Tidiga metoder har främst fokuserat på användningen av radioaktivt märkta föreningar, inklusive 14C -märkt gamma-butyrobetain och 14C -märkt 2OG . Enzymkopplad metod har också använts för att detektera karnitinbildning , genom att använda enzymet karnitinacetyltransferas och 14C -märkt acetyl-koenzym A för att ge märkt acetylkarnitin för detektion. Med denna metod är det möjligt att detektera karnitinkoncentration ner till pico -molarområdet. Andra analytiska metoder inklusive masspektrometri och NMR har också använts, och de är särskilt användbara för studiet av kopplingsförhållandet mellan 2OG- oxidation och substratbildning , och för karakterisering av okända enzymatiska produkter. Dessa metoder är dock ofta inte lämpliga för med hög genomströmning och kräver dyr instrumentering . En potentiellt högkapacitetsfluorescensbaserad analys har också föreslagits genom att använda en fluorerad gamma- butyrobetainanalog . De fluoridjoner som frigörs som ett resultat av gamma-butyrobetain-dioxygenaskatalyser kan detekteras genom att använda kemosensorer såsom skyddat fluorescein .
Se även
Vidare läsning
- Olson AL, Rebouche CJ (juni 1987). "gamma-butyrobetainhydroxylasaktivitet är inte hastighetsbegränsande för karnitinbiosyntes hos det mänskliga spädbarnet". Journal of Nutrition . 117 (6): 1024–31. doi : 10.1093/jn/117.6.1024 . PMID 3110383 .
- Lindstedt S, Nordin I (okt 1984). "Flera former av gamma-butyrobetainhydroxylas (EC 1.14.11.1)" . The Biochemical Journal . 223 (1): 119–27. doi : 10.1042/bj2230119 . PMC 1144272 . PMID 6497835 .
- Galland S, Le Borgne F, Bouchard F, Georges B, Clouet P, Grand-Jean F, Demarquoy J (okt 1999). "Molekylär kloning och karakterisering av cDNA som kodar för råttlever gamma-butyrobetain hydroxylas". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids . 1441 (1): 85–92. doi : 10.1016/s1388-1981(99)00135-3 . PMID 10526231 .
- Rigault C, Le Borgne F, Demarquoy J (dec 2006). "Genomisk struktur, alternativ mognad och vävnadsuttryck av den mänskliga BBOX1-genen". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids . 1761 (12): 1469–81. doi : 10.1016/j.bbalip.2006.09.014 . PMID 17110165 .
