Войти
| Аралкиламин N-ацетилтрансфераза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Кристаллографическая структура N-ацетилтрансферазы аралкиламина. | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 2.3.1.87 | ||||||||
| Номер CAS | 92941-56-5 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Представление IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология генов | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Аралкиламин N-ацетилтрансфераза | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | AANAT |
| Ген NCBI | 15 |
| HGNC | 19 |
| OMIM | 600950 |
| RefSeq | NM_001088 |
| UniProt | Q16613 |
| Другие данные | |
| Номер EC | 2.3.1.87 |
| Locus | Chr. 17 q25 |
Аралкиламин N-ацетилтрансфераза (AANAT ) (EC 2.3.1.87 ), также известная как арилалкиламин N-ацетилтрансфераза или серотонин-N-ацетилтрансфераза (SNAT) - это фермент, который участвует в ритмичном производстве мелатонина путем модификации серотонина. У человека он кодируется геном AANAT размером ~ 2,5 т.п.н. , содержащим четыре экзона, расположенных на хромосоме 17q 25. Ген транслируется в большой фермент 23 кДа. Он хорошо сохраняется в процессе эволюции, и человеческая форма белка на 80% идентична AANAT овец и крыс. Это ацетил-КоА -зависимый фермент из GCN5-родственного семейства N-ацетилтрансфераз (GNAT). Это может способствовать многофакторным генетическим заболеваниям, таким как изменение поведения в цикле сна / бодрствования, и в настоящее время проводятся исследования с целью разработки лекарств, регулирующих функцию AANAT.
систематическое название этого класса ферментов - ацетил-КоА: 2 -арилэтиламин-N-ацетилтрансфераза. Другие широко используемые названия включают:
Официально принятое название - аралкиламин-N-ацетилтрансфераза.
Транскрипт мРНК AANAT в основном выражается в центральная нервная система (ЦНС). Он обнаруживается на низких уровнях в нескольких областях мозга, включая гипофиз, а также в сетчатке. Его больше всего в шишковидной железе, которая является местом синтеза мелатонина. AANAT мозга и гипофиза может участвовать в модуляции серотонин-зависимых аспектов человеческого поведения и функции гипофиза.
В пинеалоцитах клеток шишковидная железа, аралкиламин-N-ацетилтрансфераза участвует в превращении серотонина в мелатонин. Это предпоследний фермент в синтезе мелатонина, контролирующий ритм день / ночь в производстве мелатонина в шишковидной железе позвоночных шишковидной железы. Мелатонин необходим для сезонного воспроизводства, модулирует функцию циркадных часов в супрахиазматическом ядре и влияет на активность и сон. Из-за своей важной роли в циркадном ритме, AANAT подвергается обширной регуляции, которая реагирует на воздействие света (см. Регламент). Это может способствовать возникновению многофакторных генетических заболеваний, таких как изменение поведения в цикле сна / бодрствования и расстройства настроения.
Первичная химическая реакция, т.е. катализируемый аралкиламино-N-ацетилтрансферазой, использует два субстрата, ацетил-КоА и серотонин. AANAT катализирует перенос ацетильной группы ацетил-КоА на первичный амин серотонина, тем самым производя CoA и N-ацетилсеротонин. У человека другие эндогенные субстраты фермента включают специфические нейромодуляторы следа амина, а именно фенэтиламин, тирамин и триптамин, которые, в свою очередь, образуют, и.
В биосинтезе мелатонина, N-ацетилсеротонин дополнительно метилируется другим ферментом, N -ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза (ASMT) для выработки мелатонина. Было высказано предположение, что реакция N-ацетилтрансферазы является стадией, определяющей скорость, и, таким образом, серотонин-N-ацетилтрансфераза стала мишенью для разработки ингибитора (см. Ниже).
AANAT подчиняется упорядоченный тройной комплексный механизм. Субстраты связываются последовательно (упорядоченно) со связыванием ацетил-КоА со свободным ферментом с последующим связыванием серотонина с образованием тройного комплекса. После того, как произошел перенос ацетильной группы, продукты упорядоченно высвобождаются, причем сначала N-ацетил-серотонин, а в последнюю очередь CoA.
Арилкиламино-N-ацетилтрансфераза является мономерной полипептид длиной 207 аминокислотных остатков и молекулярной массой 23 344 дальтон. Вторичная структура состоит из альфа-спиралей и бета-листов. Он на 28% состоит из спиралей (10 спиралей; 60 остатков) и на 23% из бета-листа (9 нитей; 48 остатков). Это семейство разделяет четыре консервативных мотива последовательности, обозначенных A-D. Мотив B служит местом расположения ячейки для связывания серотонина. Структура была определена с помощью дифракции рентгеновских лучей.
Несколько структур были определены для этого класса ферментов с кодами доступа PDB 1CJW, 1B6B, 1L0C и 1KUV / 1KUX / 1KUY .
Аралкиламин-N-ацетилтрансфераза имеет также были кристаллизованы в комплексе с 14-3-3ζ из семейства 14-3-3 белков, с кодом доступа PDB 1IB1 .
Аралкиламин N-ацетилтрансфераза принадлежит к суперсемейству GCN5-связанных N-ацетилтрансфераз (GNAT), которое состоит из 10 000 ацетилтрансфераз, названных так из-за их гомологии последовательностей с классом эукариотических факторов транскрипции, в котором дрожжи GCN5. Другими хорошо изученными членами суперсемейства являются глюкозамин-6-фосфат N-ацетилтрансфераза и гистонацетилтрансферазы.
Все члены этого суперсемейства имеют структурно консервативную складку, состоящую из N-концевой цепи, за которой следует двумя спиралями, тремя антипараллельными β-цепями, за которыми следует «сигнатурная» центральная спираль, пятая β-цепь, четвертая α-спираль и последняя β-цепь. Эти элементы почти универсально консервативны, несмотря на плохую попарную идентичность при выравнивании последовательностей.
Регуляция AANAT варьируется между видами. В некоторых случаях уровни AANAT резко колеблются между светлыми и темными периодами и, таким образом, контролируют синтез мелатонина. В других случаях ритм регулируется в первую очередь на уровне белка. Один из примеров - у грызунов, у которых уровни мРНК AANAT увеличиваются более чем в 100 раз в темное время суток. У других видов циклический АМФ играет важную роль в ингибировании протеолитической деградации AANAT, повышая уровни белка в ночное время. Эксперименты с использованием человеческого AANAT, экспрессированного в клеточной линии 1E7, показывают ~ 8-кратное увеличение активности фермента при воздействии форсколина.
. Было доказано, что динамическое разложение мРНК AANAT имеет важное значение для циркадного действия фермента. Последовательности 3’UTR важны для ритмической деградации мРНК AANAT у некоторых видов. У грызунов различные hnRNP поддерживают динамическую деградацию мРНК AANAT. Предполагается, что у других видов, таких как копытные животные и приматы, стабильные мРНК AANAT с более коротким 3'UTR не находятся под контролем hnRNP, которые связывают и направляют деградацию мРНК AANAT у грызунов.
Воздействие света индуцирует сигналы, идущие от клеток сетчатки, в конечном итоге вызывая снижение норэпинефрина стимуляции шишковидной железы. Это, в свою очередь, приводит к сигнальному каскаду, приводящему к фосфорилированию протеинкиназы A двух ключевых остатков Ser и Thr серотонин N-ацетилтрансферазы. Фосфорилирование этих остатков вызывает изменения каталитической активности за счет привлечения и взаимодействия с 14-3-3 белками, в частности 14-3-3ζ.
Другой белок, который взаимодействует и регулирует активность AANAT протеинкиназы C. Протеинкиназа C действует, как протеинкиназа A, на остатки треонина и серина, повышая стабильность и ферментативную активность AANAT.
Ингибирование ацетил-КоА - связывание с каталитическим сайтом посредством образования и расщепления внутримолекулярных дисульфидных связей, как предполагается, является механизмом регуляции. Образование дисульфидной связи между двумя остатками цистеина внутри белка закрывает гидрофобную воронку каталитического сайта и, таким образом, действует как переключатель включения / выключения каталитической активности. Пока неясно, присутствует ли этот механизм в клетках in vivo посредством регуляции внутриклеточных окислительно-восстановительных условий, но предполагается, что глутатион (GSH) может быть регулятором in vivo образования и расщепления этих дисульфидные связи.
Ингибиторы AANAT могут в конечном итоге привести к разработке препарата, который будет полезен в биологических исследованиях циркадного ритма и при лечении сон и расстройства настроения. Обнаружены синтетические ингибиторы фермента. Однако ни о каком ингибиторе AANAT с высокой активностью in vivo не сообщалось. К настоящему времени в литературе описано пять классов ингибиторов AANAT. Ниже приведены пять классов:
Поскольку сообщалось, что мелатонин является конкурентным ингибитором AANAT, этот нейротрансмиттер, по-видимому, оказывает ауторегуляторный контроль собственного биосинтеза. Таким образом, свободные структурные аналоги гормона индоламин были оценены на AANAT, и были обнаружены умеренные ингибиторы.
Пептидные комбинаторные библиотеки три-, тетра- и пентапептиды с различным аминокислотным составом были проверены как потенциальные источники ингибиторов, чтобы увидеть, служит ли он чистым или смешанным конкурентным ингибитором фермента hAANAT. Молекулярное моделирование и взаимосвязь структура-активность исследования позволили точно определить аминокислотный остаток ингибитора пентапептида S 34461, который взаимодействует с сайтом связывания косубстрата.
Предполагается, что AANAT катализирует перенос ацетильной группы от ацетил-КоА к серотонину с участием промежуточного соединения тройного комплекса с образованием N-ацетилсеротонин. Основываясь на этом механизме, можно было ожидать, что ингибитор аналога бисубстрата, полученный в результате связывания частей индола и CoASH, может потенциально имитировать тройной комплекс и оказывать сильное ингибирование AANAT. Первый аналог бисубстрата (1 ), который связывает триптамин и КоА через ацетиловый мостик, был синтезирован Халилом и Коулом, и было показано, что он является очень сильным и специфическим ингибитором AANAT. 160>
AANAT показал, что он также обладает вторичной алкилтрансферазной активностью, а также ацетилтрансферазной активностью. Были разработаны N-галоацетилтриптамины, которые служат субстратами для алкилтрансферазы AANAT, а также являются мощными (низкими микромолярными) ингибиторами in vitro активности ацетилтрансферазы AANAT. AANAT катализирует реакцию между N-бромацетилтриптамином (BAT) и восстановленным CoA, в результате чего образуется ингибитор аналога бисубстрата с прочной связью. Первый синтезированный клеточно-проницаемый ингибитор N-бромацетилтриптамина AANAT был дополнительно изучен на секрецию мелатонина шишковидной железой крысы и свиньи. Новые производные N-галогеноацетила, приводящие к сильному in situ ингибированию AANAT. Концепция механизма действия этих предшественников была изучена путем изучения биосинтеза ингибитора из тритированной БАТ в живой клетке.
Первые лекарственные и селективные ингибиторы компании AANAT. Лоуренс М. Шевчук и др. фактически проверили более миллиона соединений с помощью 3D высокопроизводительной стыковки в активный центр рентгеновской структуры на предмет AANAT, а затем протестировали 241 соединение в качестве ингибиторов. Один класс соединений, содержащий каркас роданина, показал низкое микромолярное конкурентное ингибирование против ацетил-КоА и оказался эффективным в блокировании выработки мелатонина в пинеальных клетках.
Недавнее исследование ингибитора AANAT описал открытие нового класса непептидных ингибиторов AANAT на основе 2,2'-битиенильного каркаса.
Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США, который находится в общественное достояние.
