Войти
| L-гулонолактоноксидаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 1.1.3.8 | ||||||||
| Номер CAS | 9028-78-8 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Представление IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Представление NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология гена | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
L-гулонолактоноксидаза (EC 1.1.3.8 ) представляет собой фермент, который производит витамин C, но нефункционален у Haplorrhini (включая людей), у некоторых летучих мышей и в морских свинках. Он катализирует реакцию L -гулоно-1,4-лактона с кислородом до L -ксил. -гекс-3-гулонолактон и перекись водорода. В качестве кофактора используется FAD. L -ксилогекс-3-гулонолактон (2-кетогулоно-гамма-лактон) способен превращаться в гексуроновую кислоту (аскорбиновую кислоту ) спонтанно, без ферментативного действия.
Нефункциональный псевдоген гулонолактоноксидазы (GULOP) был сопоставлен с хромосомой 8p21, что соответствует эволюционно консервативный сегмент на хромосоме 4 свиньи (SSC4) или 14 (SSC14). GULO производит предшественник аскорбиновой кислоты, которая самопроизвольно превращается в витамин («витамин C »).
Утрата активности гена L-гулонолактоноксидазы (GULO) произошла отдельно в истории нескольких видов. У некоторых видов летучих мышей активность GULO потеряна, но у других она сохраняется. Утрата активности этого фермента является причиной неспособности морских свинок ферментативно синтезировать витамин С. Оба эти события произошли независимо от потери в подотряде haplorrhini приматов, включая человека.
Однако остаток этого нефункционального гена со многими мутациями все еще присутствует в геномах морских свинок и человека. Неизвестно, существуют ли остатки гена у летучих мышей, у которых отсутствует активность GULO. Функция GULO, по-видимому, несколько раз терялась и, возможно, приобреталась повторно у нескольких линий воробьиных птиц, у которых способность вырабатывать витамин C варьируется от вида к виду.
Утрата активности GULO в отряде приматов произошло около 63 миллионов лет назад, примерно в то время, когда он разделился на подотряд Haplorhini (который потерял ферментативную активность) и Strepsirrhini (который сохранил его). Приматы haplorhines («простые носы»), которые не могут производить витамин C ферментативно, включают долгопятов и обезьян (обезьян, обезьян и людей). Приматы Strepsirrhines (изогнутые или мокрые), которые все еще могут производить витамин C ферментативно, включают лори, galagos, pottos и, в некоторой степени, лемуры.
Дефицит L-гулонолактоноксидазы называется «гипоаскорбемия » и описывается OMIM (Интернет-Менделирующее наследование у человека) как «общественная врожденная ошибка метаболизма», поскольку она затрагивает всех людей.. Существует большое несоответствие между количествами аскорбиновой кислоты, потребляемой другими приматами, и тем, что рекомендуется в качестве «эталонного количества» для людей. В явно патологической форме последствия дефицита аскорбата проявляются в виде цинга.
Вероятно, что некоторый уровень адаптации произошел после потери Ген GULO у приматов. Эритроциты Glut1 и связанное с ним поглощение дегидроаскорбиновой кислоты, модулируемое переключателем стоматат, являются уникальными чертами человека и некоторых других млекопитающих, которые утратили способность для синтеза аскорбиновой кислоты из глюкозы. Поскольку переносчики GLUT и стоматин повсеместно распространены в разных типах клеток и тканях человека, можно предположить, что аналогичные взаимодействия происходят в клетках человека, отличных от эритроцитов.
Полинг заметил, что после потери выработки эндогенного аскорбата апо (a) и Lp (a) были в значительной степени одобрены эволюцией, действуя как суррогат аскорбата, поскольку частота появления повышенных уровней Lp (a) в плазме у видов, потерявших способность синтезировать аскорбат отлично. Кроме того, только приматы разделяют регуляцию экспрессии гена CAMP с помощью витамина D, которая произошла после потери гена GULO.
Johnson et al. выдвинули гипотезу о том, что мутация GULOP (псевдогена, который продуцирует L-гулонолактоноксидазу), так что он прекратил продуцировать GULO, могла быть полезной для ранних приматов за счет увеличения уровней мочевой кислоты и увеличения фруктозы влияние на увеличение веса и накопление жира. При нехватке продовольствия это давало преимущество в выживании мутантов.
Исследования болезней человека выиграли от доступности небольших лабораторных моделей животных. Тем не менее, ткани животных моделей с геном GULO обычно имеют высокий уровень аскорбиновой кислоты и поэтому часто лишь незначительно подвержены влиянию экзогенного витамина С. Это является серьезным препятствием для исследований с участием эндогенных окислительно-восстановительных систем приматов и других животных, у которых он отсутствует. ген.
Морские свинки - популярная модель человека. Они потеряли способность синтезировать L-гулоно-гамма-лактоноксидазу 20 миллионов лет назад.
В 1999 году Maeda et al. генно-инженерные мыши с инактивированным геном GULO. Мутантные мыши, как и люди, полностью зависят от пищевого витамина С, и у них наблюдаются изменения, указывающие на нарушение целостности их сосудистой сети. Мышей GULO - / - использовали в качестве модели человека в нескольких последующих исследованиях.
Были успешные попытки активировать утраченную ферментативную функцию у различных видов животных. Также были идентифицированы различные мутанты GULO.
В растениях важность витамина С в регулировании морфологии, клеточной структуры и развития растений в целом была четко установлена посредством характеристики низкого содержания витаминов. Мутанты C Arabidopsis thaliana, картофеля, табака, томатов и риса. Повышение содержания витамина С за счет сверхэкспрессии инозитолоксигеназы и гулоно-1,4-лактоноксидазы в A. thaliana приводит к увеличению биомассы и устойчивости к абиотическим стрессам.
GULO принадлежит к семейству сахар-1,4-лактоноксидаз, которое также содержит дрожжевой фермент D-арабиноно-1,4-лактоноксидазу (ALO). ALO производит эриторбиновую кислоту с ее каноническим субстратом. Это семейство, в свою очередь, является подсемейством, входящим в группу сахаро-1,4-лактоноксидаз, которое также включает бактериальную L-гулоно-1,4-лактондегидрогеназу и растительную галактонолактондегидрогеназу. Все эти оксидоредуктазы альдонолактон играют роль в той или иной форме синтеза витамина С, а некоторые (включая GULO и ALO) принимают субстраты других членов.
