EGLN1
| Просмотр / редактирование человека | Просмотр / редактирование мыши |
индуцируемый гипоксией фактор пролилгидроксилазы 2 (HIF-PH2), или белок, содержащий домен пролилгидроксилазы 2 (PHD2), представляет собой фермент, кодируемый геном EGLN1 . Он также известен как 9-гомолог Egl 1 . PHD2 представляет собой α-кетоглутарат / 2-оксоглутарат-зависимую гидроксилазу, суперсемейство негемных железосодержащих белков. У людей PHD2 является одной из трех изоформ гипоксии-индуцируемого фактора-пролиндиоксигеназы, которая также известна как пролилгидроксилаза HIF.
- 1 Реакция гипоксии
- 2 Структура
- 3 Механизм
- 4 Биологическая роль и актуальность болезни
- 5 В качестве терапевтической мишени
- 6 Ссылки
- 7 Дополнительная литература
- 8 Внешние ссылки
HIF-1α представляет собой повсеместно синтезируемый конститутивно фактор транскрипции, ответственный за усиление экспрессии генов, участвующих в клеточном ответе на гипоксию. Эти генные продукты могут включать в себя белки, такие как гликолитические ферменты и ангиогенные факторы роста. При нормоксии альфа-субъединицы HIF помечены для пути деградации убиквитин-протеасома посредством гидроксилирования пролина -564 и пролина-402 с помощью PHD2. Пролилгидроксилирование имеет решающее значение для стимулирования связывания pVHL с HIF, который нацелен на HIF для полиубиквитилирования.
Сайт связывания железа в PHD2. PHD2 представляет собой фермент массой 46 кДа. который состоит из N-концевого домена, гомологичного доменам MYND цинковых пальцев, и C-концевого домена, гомологичного 2-оксоглутарат диоксигеназам. Каталитический домен состоит из двухцепочечного ядра β-спирали, которое стабилизировано тремя α-спиралями, упакованными вдоль основного β-листа. Активный центр, который находится в кармане между β-листами, хелатирует железо (II) за счет координации гистидина и аспартата. 2-оксоглутарат замещает молекулу воды и связывает железо. Активный сайт выстлан гидрофобными остатками, возможно потому, что такие остатки менее подвержены потенциальному окислительному повреждению из-за утечки реактивных частиц из центра железа.
PHD2 катализирует гидроксилирование двух сайтов на HIF -α, которые называются N-концевым кислородзависимым доменом деградации (остатки 395-413, NODD) и C-концевым кислородзависимым доменом деградации (остатки 556-574, CODD). Эти два субстрата HIF обычно представлены пептидами длиной 19 аминокислот в экспериментах in vitro. Рентгеновская кристаллография и ЯМР-спектроскопия показали, что оба пептида связываются с одним и тем же сайтом связывания на PHD2, в щели на поверхности PHD2. Механизм индуцированной подгонки был обозначен структурой, в которой остатки 237-254 принимают конформацию замкнутой петли, тогда как в структуре без CODD или NODD те же остатки принимают конформацию открытой пальцеобразной формы. Такое конформационное изменение было подтверждено с помощью ЯМР-спектроскопии, рентгеновской кристаллографии и расчетов молекулярной динамики. Недавнее исследование обнаружило второй сайт связывания пептида на PHD2, хотя связывание пептида с этим альтернативным сайтом, по-видимому, не влияло на каталитическую активность фермента. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять биологическое значение этого второго сайта связывания пептида.
Фермент имеет высокое сродство к железу (II) и 2-оксоглутарату (также известному как α-кетоглутарат) и образует долгоживущий комплекс с этими факторами. Было высказано предположение, что концентрации косубстрата и железа заставляют гидроксилазы HIF реагировать на соответствующее «гипоксическое окно» для определенного типа клеток или ткани. Исследования показали, что PHD2 имеет KM для дикислорода немного выше его атмосферной концентрации, и PHD2 считается наиболее важным датчиком кислородного статуса клетки.
Фермент включает один атом кислорода двуокиси углерода в гидроксилированный продукт и один атом кислорода в побочный продукт сукцината. Его взаимодействия с HIF-1α основаны на области подвижной петли, которая помогает заключить сайт гидроксилирования и помогает стабилизировать связывание как железа, так и 2-оксиглутарата. Также был предложен механизм регуляции обратной связи, который включает замещение HIF-1α гидроксилированным HIF-1α при ограничении 2-оксоглутарата.
PHD2 действует как диоксигеназа для гидроксилирования пролина и превращения 2-оксоглутарата в сукцинат. PHD2 является основным регулятором уровней HIF-1α устойчивого состояния в клетке. Нокдаун PHD2 показал повышенные уровни HIF-1α при нормоксии и увеличение ядерной аккумуляции HIF-1α и HIF-зависимой транскрипции. Накопление в устойчивом состоянии HIF-1α зависело от степени подавления PHD, вызванного siRNA в клетках HeLa и множестве других клеточных линий человека.
Однако, хотя казалось бы, что PHD2 подавляет HIF-1α и, следовательно, также онкогенез, высказывались предположения о парадоксальной роли PHD2 в пролиферации опухоли. Например, одно исследование на животных показало уменьшение опухоли у мышей с дефицитом PHD2 за счет активации антипролиферативной передачи сигналов TGF-β. Другие модели in vivo продемонстрировали активность PHD2 по подавлению опухоли при раке поджелудочной железы, а также раке печени. Исследование 121 человека показало, что PHD2 является сильным прогностическим маркером рака желудка, при этом у пациентов с отрицательным PHD2 выживаемость меньше, чем у пациентов с положительным PHD2.
Недавний геном - широкие ассоциативные исследования предположили, что EGLN1 может быть вовлечен в фенотип с низким гематокритом, проявляемый тибетской популяцией, и, следовательно, EGLN1 может играть роль в наследственной адаптации этой популяции к жизни на большой высоте.
важная роль HIF как гомеостатического медиатора предполагает, что PHD2 является терапевтической мишенью для ряда нарушений, связанных с ангиогенезом, эритропоэзом, и клеточная пролиферация. Был интерес как к усилению, так и к подавлению активности PHD2. Например, ингибирование метилселеноцистеином (MSC) HIF-1α привело к ингибированию роста опухоли в почечно-клеточной карциноме PHD-зависимым образом. Считается, что это явление связано с PHD-стабилизацией, но механистические детали этого процесса еще не исследованы. С другой стороны, скрининг низкомолекулярных хелаторов показал, что гидроксипироны и гидроксипиридоны являются потенциальными ингибиторами PHD2. Недавно было обнаружено, что дигидропиразолы, небольшая молекула на основе триазола, являются мощным ингибитором PHD2, который активен как in vitro, так и in vivo. Пептиды-аналоги субстрата также были разработаны для демонстрации селективности ингибирования PHD2 по сравнению с фактором, ингибирующим HIF (FIH), для которого некоторые другие ингибиторы PHD проявляют перекрывающуюся специфичность.