Метионинаминопептидазы 2 представляет собой фермент, который у человека кодируется METAP2 геном.
Метионинаминопептидаза 2, член семейства диметаллогидролаз, представляет собой цитозольный металлофермент, который катализирует гидролитическое удаление N-концевых остатков метионина из возникающих белков.
MetAP2 обнаружен во всех организмах и особенно важен из-за его критической роли в восстановлении тканей и деградации белков. Кроме того, MetAP2 представляет особый интерес, поскольку фермент играет ключевую роль в ангиогенезе, росте новых кровеносных сосудов, что необходимо для прогрессирования заболеваний, включая рак солидных опухолей и ревматоидный артрит. MetAP2 также является мишенью для двух групп природных антиангиогенных продуктов, овалицина и фумагиллина, а также их аналогов, таких как белораниб.
В живых организмах стартовый кодон, который инициирует синтез белка, кодирует метионин ( эукариоты ) или формилметионин ( прокариоты ). В кишечных палочках (прокариот), фермент называется формилметионин deformylase может расщеплять формильную группу, оставляя только остаток N-концевой метионин. Для белков с небольшими незаряженными предпоследними N-концевыми остатками метионинаминопептидаза может расщеплять остаток метионина. Количество генов, кодирующих метионинаминопептидазу, варьируется между организмами. В E. coli есть только один известный MetAP, мономерный фермент 29 333 Да, кодируемый геном, состоящим из 264 кодонов. Нокаут этого гена у E. coli приводит к необратимости клеток. У человека есть два гена, кодирующие MetAP, MetAP1 и MetAP2. MetAP1 кодирует фермент 42 кДа, а MetAP2 кодирует фермент 67 кДа. MetAP1 дрожжей на 40% гомологичен MetAP E. coli; внутри S. cerevisiae MetAP2 на 22% гомологичен последовательности MetAP1; MetAP2 высоко консервативен у S. cerevisiae и человека. В отличие от прокариот, штаммы эукариотических S. cerevisiae, лишенные гена MetAP1 или MetAP2, жизнеспособны, но демонстрируют более медленную скорость роста, чем контрольный штамм, экспрессирующий оба гена.
Воспроизвести медиа Рисунок 1. Структура активного сайта MetAP2. Создано с использованием PDB: 1BOA в PyMol. Нажмите, чтобы просмотреть вращающуюся структуруАктивный центр MetAP2 имеет структурный мотив, характерный для многих металлоферментов, включая белок-переносчик кислорода, гемеритрин ; двухъядерный негемовый белок железа, рибонуклеотидредуктаза ; лейцинаминопептидаза ; уреаза ; аргиназа ; несколько фосфатаз и фосфоэстераз, включая два мостиковых карбоксилатных лиганда и мостиковый водный или гидроксидный лиганд. В частности, в MetAP2 человека (PDB: 1BOA) один из каталитических ионов металла связан с His331, Glu364, Glu459, Asp263 и мостиковой водой или гидроксидом, в то время как другой ион металла связан с Asp251 ( бидентатным ), App262 (бидентатным).), Glu459 и ту же мостиковую воду или гидроксид. Здесь двумя мостиковыми карбоксилатами являются Asp262 и Glu459.
Идентичность ионов металлов активного центра в физиологических условиях не была успешно установлена и остается спорным вопросом. MetAP2 проявляет активность в присутствии ионов Zn (II), Co (II), Mn (II) и Fe (II), и различные авторы утверждали, что любой данный ион металла является физиологическим: некоторые в присутствии железа, другие в кобальте, другие в марганце, а третьи в присутствии цинка. Тем не менее, большинство кристаллографов кристаллизовали MetAP2 либо в присутствии Zn (II), либо Co (II) (см. Базу данных PDB).
Мостиковая вода или гидроксидный лиганд действует как нуклеофил во время реакции гидролиза, но точный механизм катализа еще не известен. Каталитические механизмы ферментов гидролазы сильно зависят от идентичности мостикового лиганда, что может быть сложно определить из-за сложности изучения атомов водорода с помощью рентгеновской кристаллографии.
Остатки гистидина, показанные в механизме справа, H178 и H79, консервативны во всех секвенированных MetAP (MetAP1 и MetAP2), что позволяет предположить, что их присутствие важно для каталитической активности. Основываясь на данных кристаллографии рентгеновских лучей, было предложено, что гистидин 79 (H79) помогает позиционировать остаток метионина в активном центре и переносить протон на вновь экспонированный N-концевой амин. Лоутер и его коллеги предложили два возможных механизма для MetAP2 в E. coli, показанных справа.
Хотя предыдущие исследования показали, что MetAP2 катализирует удаление N-концевых остатков метионина in vitro, функция этого фермента in vivo может быть более сложной. Например, существует значительная корреляция между ингибированием ферментативной активности MetAP2 и ингибированием роста клеток, таким образом участвуя ферментом в пролиферации эндотелиальных клеток. По этой причине ученые выделили MetAP2 как потенциальную мишень для ингибирования ангиогенеза. Более того, исследования показали, что MetAP2 очищается и взаимодействует с α-субъединицей эукариотического фактора инициации 2 ( eIF2 ), белка, необходимого для синтеза белка in vivo. В частности, MetAP2 защищает eIF-2α от ингибирующего фосфорилирования ферментом киназы eIF-2α, ингибирует фосфорилирование R-субъединицы eIF-2, катализируемое РНК-зависимой протеинкиназой (PKR), а также отменяет опосредованное PKR ингибирование синтеза белка в интактных клетках..
Многочисленные исследования указывают на участие MetAP2 в ангиогенезе. В частности, было показано, что ковалентное связывание эпоксидной части овалицина или фумагиллина с остатком гистидина в активном центре MetAP2 инактивирует фермент, тем самым ингибируя ангиогенез. Однако способ, которым MetAP2 регулирует ангиогенез, еще не установлен, поэтому необходимы дальнейшие исследования для подтверждения того, что антиангиогенная активность является прямым результатом ингибирования MetAP2. Тем не менее, поскольку рост и метастазирование солидных опухолей сильно зависит от ангиогенеза, фумагиллин и его аналоги, включая TNP-470, каплостатин и белораниб, а также овалицин представляют собой потенциальные противораковые агенты. Более того, способность MetAP2 снижать жизнеспособность клеток прокариотических и мелких эукариотических организмов сделала его мишенью для антибактериальных средств. К настоящему времени было показано, что и фумагиллин, и TNP-470 обладают противомалярийной активностью как in vitro, так и in vivo, и фумарранол, другой аналог фумагиллина, представляет собой многообещающее преимущество.
Ингибитор METAP2 белораниб (ZGN-433) показал эффективность в снижении веса у пациентов с тяжелым ожирением. Ингибиторы MetAP2 работают, восстанавливая баланс способов метаболизма жира в организме, что приводит к значительной потере веса тела. Разработка белораниба была остановлена в 2016 году после смертей во время клинических испытаний.
METAP2 было показано, взаимодействуют с протеинкиназа R.