D-amino asit oksidaz - D-amino acid oxidase

Diamin oksidaz veya D-aspartat oksidaz ile karıştırılmamalıdır .
D-amino asit oksidaz
RgDAAO'nun kristal yapısı (PDB kodu 1c0p).png
Mayadan (monomer) DAAO'nun 3 boyutlu yapısı
tanımlayıcılar
AB numarası 1.4.3.3
CAS Numarası. 9000-88-8
veritabanları
IntEnz IntEnz görünümü
BRENDA BRENDA girişi
ExPASy NiceZyme görünümü
fıçı Fıçı girişi
MetaCyc metabolik yol
PRİAM profil
PDB yapıları RCSB PDB PDBe PDB toplamı
Gen ontolojisi AmiGO / QuickGO
D-amino asit oksidaz
tanımlayıcılar
Sembol DAO (DAAO)
NCBI geni 1610
HGNC 2671
OMIM 124050
Referans Sırası NM_001917
UniProt P14920
Diğer veri
EC numarası 1.4.3.3
yer Chr. 12 q24

D-amino asit oksidaz ( DAAO ; ayrıca OXDA, DAMOX), D-amino asitleri karşılık gelen a-keto asitlere oksitleyerek , amonyak ve hidrojen peroksit üreten moleküler düzeyde işlevi olan bir enzimdir . Bu, başta beyin olmak üzere çeşitli sistemlerde bir takım fizyolojik etkilerle sonuçlanır. Enzim en çok nötr D-amino asitlere karşı aktiftir ve asidik D-amino asitlere karşı aktif değildir. Memelilerde en önemli hedeflerinden biri olan D-Serin olarak , merkezi sinir sistemi . DAAO, omurgalılarda bu ve diğer D-amino asitleri hedefleyerek detoksifikasyonda önemlidir . Mikroorganizmalardaki rol, enerji üretmek için D-amino asitleri parçalayarak biraz farklıdır.

DAAO, mayalardan insana kadar çok çeşitli türlerde ifade edilmektedir. Bitkilerde veya bunun yerine D-amino asit dehidrojenaz kullanan bakterilerde bulunmaz . İnsanlarda DAAO aday bir duyarlılık genidir ve G72 ile birlikte şizofreninin glutamaterjik mekanizmalarında rol oynayabilir . DAAO ayrıca hem biyoteknolojik hem de tıbbi gelişmelerde rol oynar. Risperidon ve sodyum benzoat , DAAO'nun inhibitörleridir.

D-amino asit oksidaz, her ikisi de bazen DAO olarak adlandırılan diamin oksidazdan farklıdır .

Tarih

1935'te Hans Adolf Krebs , domuz böbrek homojenatları ve amino asitlerle yaptığı bir deneyden sonra D-amino asit oksidazı keşfetti . Kısa bir süre sonra, Warburg ve Christian, oksidazın, onu keşfedilecek ikinci flavoenzim yapan bir FAD kofaktörüne sahip olduğunu gözlemlediler . Önümüzdeki yıllarda diğer bilim adamları bir domuz D-amino asit oksidazı için saflaştırma prosedürünü geliştirdi ve geliştirdi.

1983 yılında oksidaz için inhibitörler keşfedildi. 2006 yılında oksidazın 3 boyutlu yapısı yayınlandı. Şu anda, insan D-amino asit oksidaz (hDAAO) aktivitesi ile şizofreni arasındaki bağlantı araştırılmaktadır.

Yapı ve özellikler

hDAAO kafa kafaya bağlantı

D-amino asit oksidaz , çeşitli organizmalar arasında bir dereceye kadar farklılık gösterse de , yapı, bitkiler hariç çoğu ökaryotta temel olarak aynıdır . Bu enzim ait bir flavoproteindir FAD bağımlı bir oksidoredüktazı etti , ve CH-NH üzerinde hareket 2 alıcısı olarak oksijen ile D-amino asit donör grubu. Ayrıca kofaktör olarak FAD içeren bir peroksizomal enzim olarak kabul edilir . Her DAO monomerin bir sahiptir FAD - bağlayıcı alan (FBD) bir içeren Rossmann kat ve bir alt-tabaka -bağlayıcı alan aynı zamanda, protein içindeki diğer monomer ile bir arayüz oluşturur (SBD). DAO , her monomer hem FBD hem de SBD içeren bir dimer olarak bulunur . Her monomer insan DAO'sunda 347 amino asitten oluşur , ancak diğer ökaryotlar arasında protein 345 ila 368 amino asit arasında değişebilir. İnsan DAO'sunda, iki monomer kafa kafaya bir şekilde bağlanır. Maya gibi diğer organizmaların DAO'su baştan sona dimerler olarak mevcut olabilir. hDAAO geni 12. kromozomda bulunur ve 11 ekzon içerir.

DAO yeteneğine sahiptir azaltarak hızlı bir şekilde oksijen, ve anyonik kırmızı stabilize edebilen düşük olduğunda semikuinon ve bir oluşturma yeteneğine sahip kovalent bir bağ ile sülfit . Bunların hepsi flavoproteinlerle ilişkili tipik özelliklerdir . İnsan DAAO'su, diğer DAAO moleküllerinden biraz farklı özelliklere sahiptir, bunlara FAD'yi bağlama yeteneğinin daha zayıf olması ve flavin gibi bazı moleküller için reaksiyon hızının azalması dahildir .

Beyindeki eylemler

DAO, beyinde FAD bölgesini (flavin adenin dinükleotit bölgesi) kullanarak spesifik D-amino asitleri oksitlemek için hareket eder ve ön beyinde de DAO ekspresyonuna dair yeni kanıtlar olmasına rağmen, yaygın olarak arka beyinde üretildiği düşünülür . Ön beyinde bulunan DAO, etkin değil gibi görünmektedir, ancak bu, işlevin daha iyi bilindiği arka beyin yerine ön beyindeki DAO işlevi konusunda spekülasyonlara neden olmaktadır . Konsensüs, DAO'nun glial hücrelerde, özellikle de serebellar tip-1 ve tip-2 astrositlerde üretildiği ve aktif olduğu ve bu hücrelerde DAO tarafından üretilen D-serin amino asidinin sinaptik NMDA reseptörünü arttırdığı gösterilmiştir. aktivite.

Şizofreni üzerindeki etkisi

Daha fazla bilgi: Şizofreni § Mekanizmaları

Nöral bir fenomen olarak şizofreninin, NMDA reseptörlerinin aracılık ettiği hem hiper hem de hipoglutamaterjik işlevle ilişkili olduğunu gösteren kanıtlar vardır. NMDA reseptörlerinin işlev bozukluğu ve buna karşılık gelen hipoglutamaterjik sinyal, aşırı uyarılmış inotropik reseptörler üretir ve eksitotoksisiteye yol açar.

ŞizofreniBeyin

DAO aktivitesinin azalmasının hipotalamusta NMDA aktivitesinde bir artışa yol açtığı gösterilmiştir . DAO'nun inhibisyonu, NMDAR'da agonistler olarak işlev gören D-serin seviyelerinin artmasına yol açar.

Bir çalışma, artan NMDA aktivitesini doğruladı ve şizofreni deneklerinin beyinciklerinde artan DAO aktivitesini gösterdi . DAO'nun şizofreniye katılımının genetik arka planı oldukça tartışmalıdır ve DAO genlerinin şizofreni ile güçlü bir şekilde bağlantılı olduğuna dair zorunlu bir kanıt bulunamamıştır. D-amino asit oksidaz aktivatörünü kodladığı bildirilen G72 geni, şizofreni gelişiminde rol oynayabilir.

Düzenleme

Fagot proteini ve pLG72, insan DAAO'sunu fiziksel olarak etkileşime soktuğu ve modüle ettiği bilinen mevcut proteinlerdir. plG72, primata özgü G72 geninin ürünüdür ve şizofreni hastalarında her ikisinin de daha yüksek seviyeleri gözlenmiştir. pG72'nin hDAAO ile etkileşiminin, oksidaz ile zamana bağlı bir inaktivasyona neden olduğu gözlemlendi. Bunun, katalitik olarak yetkin olan ve kofaktör veya herhangi bir aktif bölge ligandları tarafından reddedilebilen enzim miktarını sınırlayan plG72 bağlanmasından kaynaklandığına inanılmaktadır . pG72 yapısı tam olarak belirlenmemiştir, dolayısıyla hDAAO ile spesifik fiziksel etkileşim de tam olarak anlaşılmamıştır. Basson proteini ve hDAAO ile yapılan deneyler, enzimatik aktivitede plG72'ye benzer bir azalma ile sonuçlanmıştır. Araştırmacılar, fagot proteininin özellikle presinaptik nöronda D-Serin tükenmesini önlediğinden şüpheleniyorlar .

Ek olarak, araştırmacılar hDAAO inhibitörleri olarak işlev görebilecek bileşiklere odaklandı. 500'den fazla farklı bileşiğin in vitro/in vivo olarak oksidaz üzerinde inhibitörler olarak hareket ettiği gözlemlenmiştir ve bunların çoğu yarışmalı inhibisyon ile hareket etmektedir . Bu bileşiklerin tümü iki benzer ana kısma sahiptir. Birinci kısım, hDAAO'nun aktif bölgesi ile etkileşime giren düzlemsel kısımdır. Düzlemsel bölgenin kimyasal yapısı bir veya iki kaynaşmış halkadan oluşur ve negatif yüklü bir karboksilik gruba sahip olmalıdır . İkinci kısım, enzimin aktif bölgesine veya girişine katılabilen substrat zinciridir. Ayrıca, farklı bileşikler kimyasal yapılarına bağlı olarak birden fazla kategoriye (klasik, yeni, ikinci nesil, üçüncü nesil) ayrılır. Bir bileşiğin bir örneği, klasik bir inhibitör olan benzoattır . Benzoatın karboksilik grubu, Arg238 ile etkileşime girer ve aromatik, oksidazın aktif bölgesi üzerinde Tyr224 ile etkileşime girer.

Uygulamalar

biyoteknoloji

sefalosporin sentezi

D-amino asit oksidaz, biyoteknolojide öncelikle sefalosporinler adı verilen antibiyotikleri üretmek için kullanılır . D-amino asit oksidazın antibiyotik üretimi için kullanımı, patentli bir antibiyotik üretimidir ve 1970 yılında başlamıştır. Başlangıçta bu işlemde kullanılan D-amino asit oksidaz bir domuzun böbreğinden alınmış ve pkDAAO adı verilmiştir. PkDAAO, antibiyotik sentezi süreçleri boyunca çok kararsızdır ve bu nedenle düşük verimde antibiyotik vermiştir. Devam eden araştırmalar sayesinde, Rhodotorula gracilis adlı bir maya türünden daha başarılı bir D-amino asit oksidaz formu keşfedildi ve bu nedenle RgDAAO olarak adlandırıldı. RgDAAO, artık sefalosporin antibiyotiklerinde kullanılan birincil D-amino asit oksidaz olarak kullanılmaktadır, çünkü ticari iyon değişim reçineleri üzerindeki immobilizasyon, çok daha yüksek miktarlarda antibiyotik veren daha kararlı bir sistem oluşturur.

D-amino asit biyosensörü

D-amino asit oksidaz, D-amino asitlere tepki verir ve gıdalardaki D-amino asitlerin miktarını biyosensör olarak hareket etmek için tespit etmek için kullanılabilir . Bu, D-izomerindeki D-amino asitlerin veya gıdalarda bulunan çoklu enantiyomerlerin besin değeri üzerindeki etkileri nedeniyle önemlidir . Gıdada ne kadar çok D-izomer veya çoklu enantiyomer bulunursa, gıdanın besin değeri o kadar düşük olur, bu nedenle bunları tespit etmek için D-amino asit oksidaz kullanmak, besin değeri yüksek gıdalar için seçimde bir artışa izin verir. D-amino asitlerin toksik olduğunu kanıtlayacak hiçbir kanıt yoktur, ancak bazı gıdaların toksik olup olmadığı birçok olası endişeyi gündeme getirmektedir.

Tıbbi

Kanser tedavisi

RgDAAO, kanser hastalarında tümörleri tedavi etmek için gene yönelik enzim ön ilaç tedavisi (GDEPT) adı verilen bir süreçte kullanılır . Bu tedavi, bir ürün olarak reaktif oksijen türü H2O2 oluşturmak için enzim olarak RgDAAO'yu ve substrat olarak D-alanin'i kullanır . H2O2, tümör hücrelerine nüfuz eder ve biyopolimerlere zarar verir . H2O2 tarafından yapılan hasar , tümör hücreleri içindeki toksik olmayan bir ön ilaçtan sitotoksik bir metabolit oluşturur ve bu da daha sonra tek başına bu hücrelerde toksik bir madde oluşturur. Bu işlem kanser hastaları için faydalıdır, çünkü bu tedavi sadece tümör hücrelerine toksiktir , kemoterapi ise hastanın vücudundaki tüm hücrelere toksiktir. D-amino asit oksidaz, kanser hücrelerinin apoptozunu indükleyen bir antikanser ilacı olarak kullanılan 4-Metiltio-2-oksobütirik asit (MTOBA) üretiminde de rol oynar.

terapötik tedaviler

D-amino asit oksidaz hormonların düzenlenmesi, hipertansiyonun düzenlenmesi , şizofreni tedavisi, psikiyatrik ve bilişsel bozuklukların tedavisi ve olası ağrıların azaltılması gibi tedavi edici tedavilerde kullanılmaktadır . İlaç kullanımı ile D-amino asit oksidaz taşıyıcılarının miktarının değiştirilmesi şizofreni üzerinde tedavi edici etkilere sahiptir. D-amino asit oksidaz, melatonin , prolaktin , testosteron , luteinize edici hormon ve büyüme hormonunun salgılanmasını düzenleyen D-Aspartatı düzenler . D-amino asit oksidazı düzenleyerek, D-Aspartat da düzenlenebilir ve hormon salgısını kontrol edebilir. Artan D-amino asit oksidaz aktivitesi, psikiyatrik ve bilişsel bozukluklarla ilişkilendirilmiştir, bu nedenle D-amino asit oksidazın azaltılması bu bozukluklar üzerinde terapötik etkilere sahip olabilir. D-amino asit oksidaz, daha sonra Omapatrilat üreten L-6-hidroksinorlösin üretimine yardımcı olur . Omapatrilat, anjiyotensin dönüştürücü enzimi ve nötr endopeptidazı inhibe eder ve hipertansiyonu etkili bir şekilde azaltır. D-amino asit oksidazın da ağrı uyaranları üzerinde etkisi olabilir, ancak henüz doğrulanmadı.

Ayrıca bakınız

Dış bağlantılar

Referanslar