Enzimoloģija/Metabolisms

Lekcijas saturs:Oksidoreduktāzes. To klasifikācija. Metalloproteīni. Dioksigenāzes. Monooksigenāzes. Dzelzs metabolisms.Citohroms P450 un to nozīme metabolismā.

Molekulāras bioloģijas (bioķīmijas)katedra 2009/2010. akad.gads

Oksidoreduktāzes

Oksidoreduktāžu klasifikācija I

1.1. Iedarbojas ar donora - OH grupu

1.2. Iedarbojas ar donora aldehīd- vai ketogrupu1.2.3.2. Ksantīnoksidāze

1.3. Iedarbojas uz CH-CH grupām 1.3.99.1.Sukcinātdehidrogenāze

1.9. Iedarbojas ar donora hēma grupu1.9.3.1. Citohromoksidāze

1.11. Iedarbojas ar peroksīdu kā akceptoru1.11.1.6. Katalāze1.11.1.7. Peroksidāze1.11.1.9. Glutationperoksidāze1.13. Iedarbojas ar vienu donoru, ieslēdzot molekulāru skābekli - oksigenāzes (dioksigenāzes)1.13.11.11. Triptofān -2,3 dioksigenāze1.13.11.12. Lipoksigenāze

Oksidoreduktāžu klasifikācija II 1.14. Iedarbojas ar diviem donoriem, ieslēdzot molekulāru skābekļa vienu atomu substrātā, bet otru “ūdenī”-monooksigenāzes1.14.14. Otrs donors ir flavoproteīns

1.14.14.1. Nespecifiskā monooksigenāze, mikrosomu P450

1.14.16. Otrs donors ir pteridīns

1.14.16.1.Fenīlalanīn-tetrehidrobiopterīn:O2 -oksidoreduktāze

1.14.17. Otrs donors ir askorbāts

1.14.17.1. Dopamīna monooksigenāze

1.15. Darbojas uz superoksīda radikālu kā akceptoru1.15.1.1. Superoksīddismutāze

1.19.

Enzīmu metālu kompleksi

Enzīmu metālu kompleksi

Terciāro kompleksu iespējamā uzbūve:

1) enzīma-tiltiņa komplakss Met-Enz-Substr

2) substrāta-tiltiņa komplekss Enz-Substr-Met MetPiruvātkināze ATP Kreatīns

3) metāla-tiltiņa komplekss Enz-Met-Substr

Metalloproteīni1) Dzelzi saturošie proteīni a)hemoproteīni b)dzelzs sēra proteīni c)citi dzelzi saturošie proteīni2)Varu saturošie - pēc vara “centriem” dala 5 grupās a)azurīni, plastocianīni b)bezkrāsaini (SOD,monooksidāzes) c)tirozināze - KF.1.10.3.1. d)multi-copper oxidases (CP- KF.1.16.3.1.) e)citohromoksidāze- KF.1.9.3.1.3)Molibdenu saturošie enzīmi a)dzelzs- molibdena kofaktori - nitrogenāzes b)pterīna - molibdena kofaktori KsO KF.1.2.3.2.4)Niķeli saturošie proteīni - CoF430 - Metānreduktāzes5)Vanādiju saturoši proteīni - nitrogenāzes6)Kobaltu saturošie proteīni- korrinoīdi7)Cinku saturošie proteīni - SOD, karboksipeptidāze8)Magniju saturošie proteīni - ATF-āzes, Taq- polimerāze, hlorofīls

Hemoproteīni

1. Citohromi , atklāja G.Keilins, 1925.g., raksturojas ar gaismas absorbciju pie 510-615 nm a) citoporfirīni (formīl- u.c. grupas) b) protoporfirīni - IX c) kovalenti saistītie citohromi d) hlorīni (mazāk dubultsaišu)

2. Hēmu saturošie proteīni un enzīmi hemoglobīns, mioglobīns peroksidāze, katalāze, KF.1.11.1.7. , 1.11.1.6 triptofāndioksigenāze KF.1.13.11.11. hēma-tiolāta proteīns - P450

homogēntizinātoksigenāze KF.1.13.11.5.

Dzelzs atomus saturošie proteīni un enzīmi,to klasifikācija

Ferritīns,transferīns,oksigenāzes u.c.

Lipo, mono -oksigenāzes

Ksantīnoksidāze

Dzelzs uzsūkšanās un metabolisms dzīvnieku organismā

Dzelzs uzsūkšanās un transports organismā

Dzelzs uzsūkšanāsregulācija(DMT1= divalentmetal transporteragrāk saukts parNramp2 vai DCT1)

Transferīna cikls

The New England.J.Med.1999,341,1986-1995

Dažādi dzelzs atomu apmaiņā iesaistīti dzīvnieku proteīni:

1. Ferritīns - aknās, 24 subvienības Mr=450.000, var saistīt ~4500 dzelzs atomus2. Transferīns- asinīs, β globulīnu frakcijā , oksidē Fe +2 līdz Fe+3, veidojas aknās,

glikozilēts, saista 2 dzelzs atomus. Rēķina, ka cilvēka asinīs tas ir ~4 mg, un tas saista 300 mkg dzelzs

3. Hefaistīns – zarnu epitēlijā4. Ferroportīns – zarnu epitēlijā, hepatocītos, makrofāgos, iznes dzelzs atomus no

šūnām. Transmembranāls proteīns 5. Hemosiderīns – aknās, kā nevēlama dzelzs uzkrāšanās forma6. DMT1= divalent metal transporter– divalentais metālu transportētajproteīns,

agrāk saukts par Nramp2 vai DCT1

Hemoglobīna noārdīšanās produktus saista un transportē:1. Haptoglobīns - alfa 2 globulīnu frakcija, saista hemoglobīnu attiecībā 1:12. Hemopeksīns – beta globulīni, saista hēmu attiecībā 1:1

Regulācija1. Hepcidīns – aknu hormons (HAMP gēns) , kurš iedarbojas uz ferroportīnu, kurš

iznes Fe atomus no šūnām. Hepcidīns dzelzi “aiztur”2. Hemojuvelīns- šūnu membrānas proteīns, kurš regulē hepcidīna sintŗēzi. Trūkstot

hemojuvelīnam attīstās juvenīlā hemohromatoze

HemochromatozePārmatota dzelzs maiņas slimība , kuru sastop 1 uz 5000 pieaugušajiem, biežāk atrod mutāciju MHC-I klases gēnos un attiecīgo gēnu apzīmē kā HFE, kura produkts kodē šūnu virsmas transmembranālu proteīnu, kurš asociēts ar beta-2- makroglobulīnu un ietekmē transferīna receptora funkcijas.

Slimība pirmoreiz aprakstīta 1865.g. A. Truso. Visumā izplatīta, t.sk. Latvijā un tās izpausmes ir dažādu orgānu bojājumi, sakarā ar pārmērīgu dzelzs uzkrāšanos

Description Mutation Locus

Haemochromatosis type 1: HFE 6p21.3"classical"-haemochromatosisHaemochromatosis type 2A: hemojuvelin 1q21juvenile haemochromatosis ("HJV", also known as HFE2) Haemochromatosis type 2B: hepcidin 19q13 juvenile haemochromatosis antimicrobial peptide (HAMP) or HFE2B Haemochromatosis type 3 transferrin receptor-2 (TFR2 or HFE3) 7q22

Haemochromatosis type 4 ferroportin (SLC11A3) 2q32autosomal dominant haemochromatosis (all others are recessive)

Citohromi P450 un to nozīme

KF.1.14.14. Oksidoreduktāžu apakšapakšklase, kuraoksidē substrātu vienu skābekļa atomu reducējot arflavīnu, bet otru ieslēdz oksidēta substrātā

Svarīgākais pārstāvis: KF.1.14.14.1 - nespecifiskā monooksigenāzesinonīmi: mikrosomālā monooksigenāze, mikrosomu P-450, ksenobiotiķu monooksigenāze, ar flavoproteīnu saistītā monooksigenāzeUzbūve: īstenībā grupa hēma-tiolātu proteīnu (P-450) grupa

Citohromi P450 - monooksigenāzes

1. Cilvēka organismā ~150 izoenzīmu formu, kuras dala >14 dzimtās , pie dzimtas pieskaitot proteīnus ar >40% homoloģiju. Dzimtas apzīmē:CYP 1, CYP 2 u.tt.

Dzimtas dala apakšdzimtās ar homoloģiju >53% un apzīmē , piemēram:CYP1A u.tt.

Apakšdzimtās ir noteikti pārstāvji, piemēram;CYP2E1 – šā enzīma biosintēzi inducē etanols CYP2C9 - šā enzīma biosintēzi inducē fenobarbitāls (miega līdzeklis)

2. CYP ir hemoproteīni

3. Dažādās dzīvnieku sugās plaši izplatīti

4. Sintezējas uz endoplazmatiskā tīkla membrānām un aknu mikrosomu frakcijā no visiem proteīniem 20% ir dažādi CYP

5. Daudzi no CYP ir inducējami, vismaz 6 izoformas aknās

6. To darbībā piedalās NADPH2 , iespējams arī citi citohromi , piemēram, cit b5

7. CYP spēj katalizēt apmēram 60 dažādu oksidācijas reakciju tipus

Iespējamā mikrosomalās oksidācijas sistēmas darbība

O2 H2 O Substrāts-CH3 Substrāts CH2– OH

Otrs H2 donors oksidēts donors RCH3

NADPH2 FP Fe2+ CitP450 RCH2OH oksidēts H2O Nehemīna dzelzs

Adrenodoksīns NAD FPH2 Fe3+ Cit P450 reducēts 2e-1 O2

2H+

Citohromi P450 ir dažādi un dažādas ir to atsevišķo pārstāvju funkcijas

Eimsa (Ames) tests savienojumu mutagenitātes novērtēšanai. Pievienotais aknu ekstrakts satur mikrosomālo oksidācijas sistēmu, kuras galvenais komponents ir citohroms P450.