Sterol 14-demetylas
| sterol 14-demetylas- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identifierare | |||||||||
| EG nr. | 1.14.13.70 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Inom enzymologi är ett sterol 14-demetylas ( EC 1.14.13.70 ) ett enzym från Cytokrom P450 (CYP) superfamiljen. Det är vilken medlem som helst i CYP51-familjen. Det katalyserar en kemisk reaktion som:
- obtusifoliol + 3 O 2 + 3 NADPH + 3 H + 4alfa-metyl-5alfa-ergosta-8,14,24(28)-trien-3beta-ol + formiat + 3 NADP + + 4 H 2 O
De 4 substraten här är obtusifoliol , O 2 , NADPH och H + , medan dess 4 produkter är 4alfa-metyl-5alfa-ergosta-8,14,24(28)-trien-3beta-ol, formiat , NADP + och H2O _ _ .
Även om lanosterol 14a-demetylas är närvarande i en mängd olika organismer, studeras enzymet främst i samband med svampar , där det spelar en väsentlig roll för att förmedla membranpermeabilitet. Hos svampar katalyserar CYP51 demetyleringen av lanosterol för att skapa en viktig prekursor som så småningom omvandlas till ergosterol . Denna steroid tar sig sedan igenom hela cellen, där den förändrar permeabiliteten och styvheten hos plasmamembran ungefär som kolesterol gör hos djur. Eftersom ergosterol utgör en grundläggande komponent i svampmembran, har många svampdödande läkemedel utvecklats för att hämma 14α-demetylasaktivitet och förhindra produktionen av denna nyckelförening.
Nomenklatur
Detta enzym tillhör familjen oxidoreduktaser , speciellt de som verkar på parade donatorer, med O2 som oxidant och inkorporering eller reduktion av syre. Syret som införlivas behöver inte härröra från O2 med NADH eller NADPH som en givare, och inkorporering av en atom eller syre i den andra givaren. Det systematiska namnet på denna enzymklass är sterol,NADPH:oxygenoxidoreduktas (14-metylklyvning). Andra namn i vanlig användning inkluderar obtusufoliol 14-demetylas, lanosterol 14-demetylas, lanosterol 14alfa-demetylas och sterol 14alfa-demetylas. Detta enzym deltar i biosyntesen av steroider .
Dessa är inte de typiska CYP-underfamiljerna, utan endast en underfamilj skapas för varje större taxonomisk grupp. CYP51A för A -djur, CYP51B för B -akterier. CYP51C för Chromista , , CYP51D för D ictyostelium CYP51E för E uglenozoa, CYP51F för F ungi. Dessa grupper med endast en CYP51 per art kallas alla för ett namn: CYP51A1 är för alla djur-CYP51 eftersom de är ortologa. Samma sak gäller för CYP51B, C, D, E och F. CYP51G (gröna växter) och CYP51Hs ( enhjärtbladiga än så länge) har individuella sekvensnummer.
| CYP underfamilj | etymologi | rike |
|---|---|---|
| CYP51A | Ett djur | Metazoa |
| CYP51B | B acteria | Bakterie |
| CYP51C | C hromista | Chromista |
| CYP51D | D ictyostelium | Amoebozoa |
| CYP51E | E uglenozoa | Excavata |
| CYP51F | F ungi | Svamp |
| CYP51G | Gröna växter | Archaeplastida |
| CYP51H | enhjärtbladiga i Archaeplastida |
Fungera
Den biologiska rollen för detta protein är också väl förstått. De demetylerade produkterna från CYP51-reaktionen är viktiga mellanprodukter i vägar som leder till bildning av kolesterol hos människor, ergosterol i svampar och andra typer av steroler i växter. Dessa steroler lokaliseras till cellers plasmamembran , där de spelar en viktig strukturell roll i regleringen av membranfluiditet och permeabilitet och påverkar även aktiviteten hos enzymer, jonkanaler och andra cellkomponenter som är inbäddade i. Med spridningen av immunsuppressiva sjukdomar som HIV/AIDS och cancer har patienter blivit allt mer sårbara för opportunistiska svampinfektioner (Richardson et al.). För att söka nya sätt att behandla sådana infektioner har läkemedelsforskare börjat rikta in sig på 14α-demetylasenzymet i svampar; förstöra svampcellens förmåga att producera ergosterol orsakar en störning av plasmamembranet, vilket leder till cellläckage och slutligen döden av patogenen ( DrugBank ).
Azoler är för närvarande den mest populära klassen av svampdödande medel som används i både jordbruk och medicinska miljöer. Dessa föreningar binder som den sjätte liganden till hemgruppen i CYP51, och förändrar därigenom strukturen för det aktiva stället och fungerar som icke-kompetitiva inhibitorer . Effektiviteten av imidazoler och triazoler (vanliga azolunderklasser ) som hämmare av 14a-demetylas har bekräftats genom flera experiment. Vissa studier testar förändringar i produktionen av viktiga nedströms ergosterolintermediärer i närvaro av dessa föreningar. Andra studier använder spektrofotometri för att kvantifiera azol-CYP51-interaktioner. Koordinering av azoler till den protetiska hemgruppen i enzymets aktiva ställe orsakar en karakteristisk förskjutning i CYP51- absorbansen , vilket skapar vad som vanligtvis kallas ett typ II-skillnadsspektrum.
Långvarig användning av azoler som svampdödande medel har resulterat i uppkomsten av läkemedelsresistens bland vissa svampstammar. Mutationer i den kodande regionen av CYP51-gener, överuttryck av CYP51 och överuttryck av membranutflödestransportörer kan alla leda till resistens mot dessa antimykotika. Följaktligen börjar fokus för azolforskning att flyttas mot att identifiera nya sätt att kringgå detta stora hinder.
Strukturera
I slutet av 2007 har 6 strukturer lösts för denna klass av enzymer, med PDB- accessionskoderna 1H5Z , 1U13 , 1X8V , 2BZ9 , 2CI0 och 2CIB .
Vidare läsning
- Bak S, Kahn RA, Olsen CE, Halkier BA (1997). "Klonning och uttryck i Escherichia coli av obtusifoliol 14 alfa-demetylas av Sorghum bicolor (L.) Moench, en cytokrom P450 ortolog till sterol 14 alfa-demetylaser (CYP51) från svampar och däggdjur" . Plant J . 11 (2): 191–201. doi : 10.1046/j.1365-313X.1997.11020191.x . PMID 9076987 .
- Aoyama Y, Yoshida Y (1991). "Olika substratspecificiteter för lanosterol 14a-demetylas (P-45014DM) av Saccharomyces cerevisiae och råttlever för 24-metylen-24,25-dihydrolanosterol och 24,25-dihydrolanosterol". Biochem. Biophys. Res. Commun . 178 (3): 1064–71. doi : 10.1016/0006-291X(91)91000-3 . PMID 1872829 .
- Aoyama Y, Yoshida Y (1992). "Substratets 4 beta-metylgrupp påverkar inte aktiviteten av lanosterol 14 alfa-demetylas (P-450(14)DM) av jäst: skillnad mellan substratigenkänning av jäst och växtsterol 14 alfa-demetylaser". Biochem. Biophys. Res. Commun . 183 (3): 1266–72. doi : 10.1016/S0006-291X(05)80327-4 . PMID 1567403 .
- Alexander K, Akhtar M, Boar RB, McGhie JF, Barton DH (1972). "Avlägsnandet av 32-kolatomen som myrsyra i kolesterolbiosyntesen". Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (7): 383. doi : 10.1039/C39720000383 .
