Тирозиназа - это оксидаза, которая является ферментом, ограничивающим скорость, для контроля производства меланина. Фермент в основном участвует в двух различных реакциях синтеза меланина, также известных как путь Рэпера Мейсона. Во-первых, гидроксилирование монофенола и, во-вторых, превращение о-дифенола в соответствующий о-хинон. о-Хинон претерпевает несколько реакций с образованием меланина. Тирозиназа - это медьсодержащий фермент, присутствующий в тканях растений и животных, который катализирует производство меланина и других пигментов из тирозина путем окисления. Он находится внутри меланосом, которые синтезируются в меланоцитах кожи. В организме человека фермента тирозиназы кодируется TYR гена.
Тирозиназа осуществляет окисление фенолов, таких как тирозин и дофамин, с помощью двуокиси кислорода (O 2). В присутствии катехина, бензохинон образуется (см реакцию ниже). Водороды, удаленные из катехола, соединяются с кислородом с образованием воды.
Субстратная специфичность резко ограничивается в тирозиназе млекопитающих, которая использует только L-форму тирозина или DOPA в качестве субстратов и имеет ограниченную потребность в L-DOPA в качестве кофактора.
монофенол монооксигеназа | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Катехол-хинон | |||||||||
Идентификаторы | |||||||||
ЕС нет. | 1.14.18.1 | ||||||||
№ CAS | 9002-10-2 | ||||||||
Базы данных | |||||||||
IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
ПРИАМ | профиль | ||||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
|
Тирозиназа | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Трехмерная структура функциональной единицы из гемоцианина осьминога | |||||||||
Идентификаторы | |||||||||
Условное обозначение | Тирозиназа | ||||||||
Pfam | PF00264 | ||||||||
Клан пфам | CL0205 | ||||||||
ИнтерПро | IPR002227 | ||||||||
ПРОФИЛЬ | PDOC00398 | ||||||||
SCOP2 | 1hc2 / СФЕРА / СУПФАМ | ||||||||
|
Общий центральный домен тирозиназы | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Условное обозначение | Тирозиназа | ||||||||
Pfam | PF00264 | ||||||||
ИнтерПро | IPR002227 | ||||||||
ПРОФИЛЬ | PDOC00398 | ||||||||
SCOP2 | 1hc2 / СФЕРА / СУПФАМ | ||||||||
|
Два атома меди в активном центре ферментов тирозиназы взаимодействуют с кислородом, образуя высокореактивный химический промежуточный продукт, который затем окисляет субстрат. Активность тирозиназы аналогична катехолоксидазе, родственному классу медных оксидаз. Тирозиназы и катехолоксидазы вместе называют полифенолоксидазами.
Тирозиназы были выделены и изучены у самых разных видов растений, животных и грибов. Тирозиназы разных видов различаются по своим структурным свойствам, тканевому распределению и клеточному расположению. Не было обнаружено общей структуры белка тирозиназы, встречающейся у всех видов. Ферменты, обнаруженные в тканях растений, животных и грибов, часто различаются по своей первичной структуре, размеру, характеру гликозилирования и характеристикам активации. Однако все тирозиназы имеют общий биядерный медный центр 3-го типа в своих активных центрах. Здесь каждый из двух атомов меди координирован с тремя остатками гистидина.
В естественных условиях, растительные ОПП выражаются как о 64-68 K Da белков, состоящих из трех доменов: в хлорпластического транзитный пептид (содержащий ~ 4-9 K Da тилакоидной сигнальный пептид ), каталитически активный домен (~ 37-42 кДа)содержащий биядерным медь центр, а с-концевой домен (\ 15-19 кДа) экранирование активного сайта.
Тирозиназа млекопитающих - это единственный трансмембранный белок, пронизывающий мембрану. У человека тирозиназа разделена на меланосомы, а каталитически активный домен белка находится в меланосомах. Лишь небольшая, ферментативно несущественная часть белка проникает в цитоплазму меланоцита.
В отличие от грибковой тирозиназы, тирозиназа человека представляет собой мембранно-связанный гликопротеин и содержит 13% углеводов.
Производный аллель TYR (rs2733832) связан с более светлой пигментацией кожи у людей. Это наиболее распространено в Европе, но также встречается в более низких, умеренных частотах в Центральной Азии, на Ближнем Востоке, в Северной Африке и среди пигмеев сан и мбути.
В торфяниках, бактериальное tyrosinases предлагается выступать в качестве ключевых регуляторов хранения углерода путем удаления фенольных соединений, которые ингибируют деградацию из органического углерода.
Ген тирозиназы регулируется фактором транскрипции, связанным с микрофтальмией (MITF).
Мутация в гене тирозиназы, приводящая к нарушению выработки тирозиназы, приводит к окулокожному альбинизму I типа - наследственному заболеванию, которым страдает каждый 20000 человек.
Активность тирозиназы очень важна. Если его не контролировать во время синтеза меланина, это приводит к усилению синтеза меланина. Снижение активности тирозиназы было нацелено на улучшение или предотвращение состояний, связанных с гиперпигментацией кожи, таких как меланодермия и возрастные пятна.
Известно, что некоторые полифенолы, включая флавоноиды или стильбеноиды, аналоги субстратов, поглотители свободных радикалов и хелаторы меди, ингибируют тирозиназу. Отныне медицинская и косметическая промышленность сосредотачивают усилия на изучении ингибиторов тирозиназы для лечения кожных заболеваний.
Известные ингибиторы тирозиназы:
В пищевой промышленности желательно ингибирование тирозиназы, поскольку тирозиназа катализирует окисление фенольных соединений, содержащихся во фруктах и овощах, до хинонов, что придает нежелательный вкус и цвет, а также снижает доступность некоторых незаменимых аминокислот, а также усвояемость продуктов. Таким образом, высокоэффективные ингибиторы тирозиназы также необходимы в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Хорошо известные ингибиторы тирозиназы включают койевую кислоту, трополон, кумарины, ванилиновую кислоту, ванилин и ванилиновый спирт.
Тирозиназа выполняет широкий спектр функций у насекомых, включая заживление ран, склеротизацию, синтез меланина и инкапсуляцию паразитов. В результате это важный фермент, так как он является защитным механизмом насекомых. Некоторые инсектициды подавляют тирозиназу.
Тирозиназа активированной полимеризации из пептидов, содержащая цистеин и тирозин остатки, приводят к мидиям-клей вдохновленных полимерам. В тирозин остатки являются ферментативно окисляется до dopaquinones, к которому тиолов из цистеина может связать с помощью межмолекулярного Michael-дополнение. Получаемые полимеры прочно адсорбируются на различных поверхностях с высокой энергией адгезии.