Войти
| Просмотр / редактирование человека | Просмотр / редактирование мыши |
Простагландин-эндопероксид-синтаза 2 (простагландин-G / H-синтаза и циклооксигеназа) (официальный символ HUGO - PTGS2 ; HGNC ID, HGNC: 9605 ), также известный как циклооксигеназа-2 или COX-2, представляет собой фермент, который у человека кодируется геном PTGS2 . У человека это одна из двух циклооксигеназ. Он участвует в превращении арахидоновой кислоты в простагландин H2, важный предшественник простациклина, который выражается в воспалении.
PTGS2 (COX-2), превращает арахидоновую кислоту (AA) в эндопероксид простагландина H2. PGHS являются мишенями для НПВП и ингибиторов PTGS2 (COX-2), называемых коксибами. PGHS-2 представляет собой гомодимер последовательности. Каждый мономер фермента имеет пероксидазу и активный сайт PTGS (COX) . Ферменты PTGS (COX) катализируют превращение арахидоновой кислоты в простагландины в два этапа. Сначала водород отводится от углерода 13 арахидоновой кислоты, а затем две молекулы кислорода добавляются PTGS2 (COX-2), давая PGG2. Во-вторых, PGG2 восстанавливается до PGH2 в активном центре пероксидазы. Синтезированный PGH2 превращается в простагландины (PGD2, PGE2, PGF 2α ), простациклин (PGI2) или тромбоксан A2. тканеспецифическими изомеразами. (Рисунок 2)
При метаболизме арахидоновой кислоты в основном до PGG2, COX-2 также превращает эту жирную кислоту в небольшие количества рацемической смеси 15-гидроксикозатетраеновой кислоты. (т.е. 15-HETE), состоящий из ~ 22% 15 (R) -HETE и ~ 78% 15 (S) -HETE стереоизомеров, а также небольшого количества 11 (R) - HETE. Два стереоизомера 15-HETE обладают внутренней биологической активностью, но, что, возможно, более важно, могут далее метаболизироваться до основного класса агентов, липоксинов. Кроме того, COX-2, обработанный аспирином, метаболизирует арахидоновую кислоту почти исключительно до 15 (R) -HETE, продукт которого может далее метаболизироваться до эпи липоксинов. Липоксины и эпилипоксины являются мощными противовоспалительными агентами и могут вносить вклад в общую активность двух ЦОГ, а также в аспирин.
COX-2 естественным образом ингибируется кальцитриолом (активная форма витамина D).
арахидоновая кислота, связанная с PTGS2 (COX -2) фермент. полярные взаимодействия между (голубым) и Ser -530 и Tyr -385 остатками показаны желтыми пунктирными линиями. Субстрат стабилизирован гидрофобными взаимодействиями. 
Механизм активации и катализа СОХ. гидропероксид окисляет гем до производного, которое либо восстанавливается на первой стадии цикла пероксидазы, либо окисляет тирозин 385 до. Затем тирозильный радикал может окислять 13-про (S) водород арахидоновой кислоты, чтобы инициировать цикл СОХ. Активность как пероксидазы, так и PTGS инактивируется во время катализа по механизму первого порядка процессы, что означает, что активность пероксидазы PGHS-2 или PTGS падает до нуля в течение 1-2 минут, даже в присутствии достаточного количества субстратов.
Превращение арахидоновой кислоты в PGG2 можно представить как серию радикальные реакции, аналогичные полиненасыщенной жирной кислоте автоокислению. 13-про (S) -водород отводится, и дикислород улавливает пентадиенил радикал на атоме углерода 11. 11-пероксильный радикал циклизуется у углерода 9, а углерод-центрированный радикал, образующийся в C-8, циклизуется на углероде 12, образуя эндопероксид. Образующийся аллильный радикал захватывается двуокисью углерода у углерода 15 с образованием 15- (S) -пероксильного радикала; затем этот радикал восстанавливается до PGG2. Это подтверждается следующими данными: 1) значительный кинетический изотопный эффект наблюдается для отвода 13-про (S) -водорода; 2) углеродно-центрированные радикалы захватываются во время катализа ; 3) небольшие количества продуктов окисления образуются из-за захвата кислорода промежуточным аллильным радикалом в положениях 13 и 15.
Другой механизм, в котором 13-про (S) -водород депротонирован и карбанион окислен до радикала, что теоретически возможно. Однако оксигенация 10,10-дифторарахидоновой кислоты до 11- (S) -гидроксиэйкоза-5,8,12,14-тетраеновой кислоты не согласуется с образованием промежуточного карбаниона, поскольку это приведет к удалению фторида с образованием сопряженного диена. Считается, что отсутствие эндопероксидсодержащих продуктов, полученных из 10,10-дифторарахидоновой кислоты, указывает на важность карбокатиона C-10 в синтезе PGG2. Однако катионный механизм требует, чтобы образование эндопероксида происходило до удаления 13-про (S) -водорода. Это не согласуется с результатами изотопных экспериментов по оксигенации арахидоновой кислоты.
Как показано, разные лиганды связывают либо аллостерическую, либо каталитическую субъединицу. Аллостерическая субъединица связывает не-субстрат, активирующий ЖК (например, пальмитиновую кислоту). Аллостерическая субъединица со связанной жирной кислотой активирует каталитическую субъединицу, уменьшая Km для AA. PTGS2 (COX-2) существует в виде гомодимера, каждый мономер с молекулярной массой около 70 кДа. Третичная и четвертичная структуры ферментов PTGS1 (COX-1) и PTGS2 (COX-2) практически идентичны. Каждая субъединица имеет три различных структурных домена: короткий N-концевой домен эпидермального фактора роста (EGF ); α-спиральный мембранно-связывающий фрагмент; и С-концевой каталитический домен. Ферменты PTGS (COX, которые можно спутать с «цитохромоксидазой ») представляют собой монотопные мембранные белки; мембранно-связывающий домен состоит из серии амфипатических α-спиралей с несколькими гидрофобными аминокислотами, экспонированными на монослое мембраны. PTGS1 (COX-1) и PTGS2 (COX-2) представляют собой бифункциональные ферменты, которые проводят две последовательные химические реакции в пространственно различных, но механически связанных активных сайтах. Активные центры как циклооксигеназы, так и пероксидазы расположены в каталитическом домене, на который приходится примерно 80% белка. Каталитический домен гомологичен пероксидазам млекопитающих, таким как миелопероксидаза.
. Было обнаружено, что человеческий PTGS2 (COX-2) функционирует как конформационный гетеродимер, имеющий каталитический мономер (E-cat) и аллостерический мономер (Е-алло). Гем связывается только с сайтом пероксидазы E-cat, в то время как субстраты, а также некоторые ингибиторы (например, целекоксиб ) связывают COX сайт E-cat. E-cat регулируется E-allo в зависимости от того, какой лиганд связан с E-allo. Субстрат и не субстрат жирная кислота (FA) и некоторые ингибиторы PTGS (COX) (например, напроксен ) предпочтительно связываются с сайтом PTGS (COX) E -алло. Арахидоновая кислота может связываться с E-cat и E-allo, но сродство AA к E-allo в 25 раз больше, чем к Ecat. Пальмитиновая кислота, эффективный стимулятор, связывает только E-алло в сокристаллах пальмитиновой кислоты / мышиного PGHS-2. Не субстратные ЖК могут усиливать или ослаблять ингибиторы PTGS (COX) в зависимости от жирной кислоты и того, связывает ли ингибитор E-cat или E-allo. Исследования показывают, что концентрация и состав пула свободных жирных кислот в среде, в которой PGHS-2 функционирует в клетках, также называемый тонусом FA, является ключевым фактором, регулирующим активность PGHS-2 и его реакцию на PTGS (
НПВП (неспецифический ингибитор PTGS2 (COX-2)) флурбипрофен (зеленый), связанный с PTGS2 (COX-2). Флурбипрофен стабилизируется за счет гидрофобных взаимодействий и полярных взаимодействий (Tyr -355 и Arg -120). PTGS2 (COX-2) не экспрессируется в нормальных условиях в большинстве клеток, но повышенные уровни обнаруживаются во время воспаления. PTGS1 (СОХ-1) конститутивно экспрессируется во многих тканях и является преобладающей формой в слизистой оболочке желудка и в почках. Ингибирование PTGS1 (COX-1) снижает цитопротектор PGE2 и PGI2 в желудке, что может способствовать язве желудка. Поскольку PTGS2 (COX-2) обычно экспрессируется только в клетках, где простагландины активированы (например, во время воспаления), предполагалось, что лекарственные препараты-кандидаты, которые избирательно ингибируют PTGS2 (COX-2), будут демонстрировать меньше побочные эффекты, но доказано, что они значительно увеличивают риск сердечно-сосудистых событий, таких как сердечный приступ и инсульт. Два разных механизма могут объяснить противоречивые эффекты. Аспирин в низких дозах защищает от сердечных приступов и инсультов, блокируя PTGS1 (COX-1) от образования простагландина, называемого тромбоксаном A2. Он склеивает тромбоциты и способствует свертыванию; подавление этого помогает предотвратить сердечные заболевания. С другой стороны, PTGS2 (COX-2) является более важным источником простагландинов, особенно простациклина, который содержится в слизистой оболочке кровеносных сосудов. Простациклин расслабляет или отслаивает тромбоциты, поэтому селективные ингибиторы ЦОГ-2 (коксибы) увеличивают риск сердечно-сосудистых событий из-за свертывания крови.
Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) подавляют производство простагландина с помощью PTGS1 (COX-1) и PTGS2 (COX-2). НПВП, селективные в отношении ингибирования PTGS2 (ЦОГ-2), с меньшей вероятностью, чем традиционные препараты, вызывают желудочно-кишечные побочные эффекты, но могут вызывать сердечно-сосудистые события, такие как сердечная недостаточность, инфаркт миокарда и инсульт. Исследования фармакологии и генетики, генетических манипуляций грызунов, а также других животных моделей и рандомизированные испытания показывают, что это происходит из-за подавления PTGS2 (COX-2) -зависимые кардиозащитные простагландины, в частности простациклин.
Экспрессия PTGS2 (COX-2) активируется при многих раковых заболеваниях. Сверхэкспрессия PTGS2 (COX-2) наряду с повышенным ангиогенезом и экспрессией SLC2A1 (GLUT-1) в значительной степени связана с карциномами желчного пузыря. Кроме того, продукт PTGS2 (COX-2), PGH 2 превращается простагландин E2-синтазой в PGE 2, что, в свою очередь, может стимулировать прогрессирование рака. Следовательно, ингибирование PTGS2 (COX-2) может иметь преимущество при профилактике и лечении этих типов рака.
Экспрессия COX-2 была обнаружена в идиопатических эпиретинальных мембранах человека. Блокирование циклооксигеназ лорноксикамом в острой стадии воспаления снижает частоту образования мембран на 43% в модели dispase для PVR и на 31% в конканавалин один. Лорноксикам не только нормализовал экспрессию циклооксигеназ в обеих моделях PVR, но также нейтрализовал изменения сетчатки и толщины сосудистой оболочки, вызванные инъекцией про -воспалительные агенты. Эти факты подчеркивают важность циклооксигеназ и простагландинов в развитии PVR.
Активная регуляция гена PTGS2 также связана с множественными стадиями репродукции человека. Наличие гена обнаруживается в хорионической пластинке, в эпителии амниона, синцитиотрофобластах, ворсинчатых фибробластах, хорионических трофобластах, амниотические трофобласты, а также базальная пластинка плаценты, в децидуальных клетках и вневорсинчатых цитотрофобластах. Во время процесса хориоамнионита / децидуита активация PTGS2 в амнионе и хориодецидуите является одним из трех ограниченных эффектов воспаления в матке. Повышенная экспрессия гена PTGS2 в мембранах плода связана с наличием воспаления, вызывающим экспрессию гена простагландина матки и иммунолокализацию белков пути простагландина в клетках хорионического трофобласта и прилегающей децидуальной оболочке, или choriodecidua. PTGS2 связан с воспалительной системой и наблюдается в воспалительных лейкоцитах. Было отмечено, что существует положительная корреляция с экспрессией PTGS2 в амнионе во время спонтанных родов, и было обнаружено, что экспрессия увеличивается с гестационным возрастом после наличия родов, при этом изменений в амнионе и хориодецидуальной оболочке во время преждевременных или срочных родов не наблюдается. Кроме того, окситоцин стимулирует экспрессию PTGS2 в клетках миометрия.
Было показано, что носители мутантного аллеля PTGS2 5939C среди китайской популяции хань имеют более высокий риск рака желудка. Кроме того, была обнаружена связь между инфекцией Helicobacter pylori и наличием аллеля 5939C.
Было показано, что PTGS2 взаимодействует с кавеолином 1.
PTGS2 (COX-2) был обнаружен в 1991 г. лабораторией Дэниела Симмонса в Университете Бригама Янга.
