Prokollagen-prolin dioxygenas
| Prokollagen-prolin dioxygenas | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Alfa subenheter av prokollagen-prolin dioxygenas. Bilden visar substratets bindande region (orange) och bindningsspåret för tyrosinrester (gul)
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| EG nr. | 1.14.11.2 | ||||||||
| CAS-nr. | 9028-06-2 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Prokollagen-prolin dioxygenas , allmänt känt som prolylhydroxylas , är en medlem av klassen av enzymer som kallas alfa-ketoglutarat-beroende hydroxylaser . Dessa enzymer katalyserar inkorporeringen av syre i organiska substrat genom en mekanism som kräver alfa-ketoglutarsyra , Fe 2+ och askorbat . Detta specifika enzym katalyserar bildningen av . (2S , 4R )-4-hydroxiprolin , en förening som representerar den vanligaste posttranslationella modifieringen i det mänskliga proteomet
Enzymmekanism
Prokollagen-prolin dioxygenas katalyserar följande reaktion:
L-prolin + alfa-ketoglutarsyra + O 2 → (2S , 4R ) -4-hydroxiprolin + succinat + CO 2
Mekanismen för reaktionen liknar den för andra dioxygenaser och sker i två distinkta steg: I det första produceras en mycket reaktiv Fe(IV)=O-art . Molekylärt syre är bundet i en axiell position, vilket ger en dioxygenenhet. Nukleofil attack på C2 genererar en tetraedrisk mellanprodukt, med förlust av dubbelbindningen i dioxygenenheten och bindningar till järn och alfakolet i 2-oxoglutarat. Efterföljande eliminering av CO2 sammanfaller med bildningen av Fe(IV)=O-arten. Det andra steget innefattar utvinning av pro - R -väteatomen från C-4 i prolinsubstratet följt av radikalkombination , vilket ger hydroxiprolin.
Som en konsekvens av reaktionsmekanismen dekarboxyleras en molekyl 2-oxoglutarat och bildar succinat. Detta succinat hydrolyseras och ersätts med ett annat 2-oxoglutarat efter varje reaktion, och man har dragit slutsatsen att i närvaro av 2-oxoglutarat omvandlas enzymbundet Fe2+ snabbt till Fe3 + , vilket leder till inaktivering av enzymet. Askorbat används som en kofaktor för att reducera Fe 3+ tillbaka till Fe 2+ .
Enzymstruktur
Prolylhydroxylas är en tetramer med 2 unika subenheter. α-subenheten är 59 kDa och är ansvarig för både peptidbindning och för katalytisk aktivitet. Den peptidbindande domänen spänner över resterna 140-215 av a-subenheten och består av en konkav yta fodrad med flera tyrosinrester som interagerar gynnsamt med det prolinrika substratet. Det aktiva stället består av Fe2 + bundet till två histidinrester och en aspartatrest , en egenskap som delas av de flesta 2-oxoglutaratberoende dioxygenaser. 55 kDa β-subenheten är ansvarig för enzymets lokalisering till och retention i det endoplasmatiska retikulumet . Denna subenhet är identisk med enzymet som kallas proteindisulfid-isomeras .
Biologisk funktion
Prolylhydroxylas katalyserar bildningen av hydroxiprolin. Modifieringen har en betydande inverkan på stabiliteten av kollagen , den viktigaste bindväven i människokroppen. Specifikt ökar hydroxylering smälttemperaturen (Tm ) för spiralformigt kollagen med 16 °C, jämfört med ohydroxylerat kollagen, en skillnad som gör att proteinet är stabilt vid kroppstemperatur . På grund av överflöd av kollagen (cirka en tredjedel av det totala proteinet) hos människor, och den höga förekomsten av denna modifiering i kollagen, är hydroxiprolin kvantitativt den vanligaste posttranslationella modifieringen hos människor.
Enzymet verkar specifikt på prolin som finns i X-Pro-Gly-motivet – där Pro är prolin. På grund av detta motivspecifika beteende verkar enzymet även på andra proteiner som innehåller samma sekvens. Sådana proteiner inkluderar bland annat C1q , elastiner , PrP , Argonaute 2 och conotoxiner .
Sjukdomsrelevans
Eftersom prolylhydroxylas kräver askorbat som en kofaktor för att fungera, äventyrar dess frånvaro enzymets aktivitet. Den resulterande minskade hydroxyleringen leder till det sjukdomstillstånd som kallas skörbjugg . Eftersom kollagenets stabilitet äventyras hos skörbjuggspatienter, inkluderar symtomen försvagning av blodkärlen som orsakar purpura , petekier och tandköttsblödningar.
Hypoxi-inducerbar faktor ( HIF) är en evolutionärt konserverad transkriptionsfaktor som gör att cellen kan reagera fysiologiskt på minskningar av syre. En klass av prolylhydroxylaser som verkar specifikt på HIF har identifierats; hydroxylering av HIF gör att proteinet kan riktas mot nedbrytning. HIF-prolyl-hydroxylas har måltavlats av en mängd olika inhibitorer som syftar till att behandla stroke , njursjukdom, ischemi , anemi och andra viktiga sjukdomar.
Alternativa namn
- Protokollagen hydroxylas
- Prolylhydroxylas
- Prolyl 4-hydroxylas
- Protokollagen prolylhydroxylas
externa länkar
- Prokollagen-prolin+dioxygenas vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Fe(2+) 2-oxoglutaratdioxygenasdomän i PROSITE
