Войти
| оксидаза D-аминокислоты | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Трехмерная структура DAAO из дрожжей (мономер) | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 1.4.3.3 | ||||||||
| Номер CAS | 9000-88-8 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | IntEnz view | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология генов | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| оксидаза D-аминокислот | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | DAO (DAAO) |
| ген NCBI | 1610 |
| HGNC | 2671 |
| OMIM | 124050 |
| RefSeq | NM_001917 |
| UniProt | P14920 |
| Другие данные | |
| Номер ЕС | 1.4.3.3 |
| Locus | Chr. 12 q24 |
оксидаза D-аминокислоты (DAAO ; также OXDA, DAMOX) представляет собой фермент с функцией на молекулярном уровне окислять D-аминокислот к соответствующим α-кетокислотам, с образованием аммиака и перекиси водорода. Это приводит к ряду физиологических эффектов в различных системах, в первую очередь в головном мозге. Фермент наиболее активен в отношении нейтральных D-аминокислот и не активен в отношении кислых D-аминокислот. Одной из его наиболее важных мишеней для млекопитающих является D-серин в центральной нервной системе. Нацеливая эту и другие D-аминокислоты на позвоночных, DAAO играет важную роль в детоксикации. Роль в микроорганизмах немного отличается, они расщепляют D-аминокислоты для выработки энергии.
DAAO экспрессируется в широком диапазоне видов от дрожжей до человека. Его нет в растениях или бактериях, которые вместо этого используют дегидрогеназу D-аминокислоты. DAAO у людей является геном предрасположенности-кандидата и вместе с G72 может играть роль в глутаматергических механизмах шизофрении. DAAO также играет роль как в биотехнологических, так и в медицинских достижениях. Рисперидон и бензоат натрия являются ингибиторами DAAO.
Оксидаза D-аминокислот отличается от диаминоксидазы, которую иногда называют DAO .
В 1935 году Ганс Адольф Кребс открыл оксидазу D-аминокислот после эксперимента с гомогенатами и аминокислотами порцина почек. Вскоре после этого Варбург и Кристиан наблюдали, что оксидаза имеет кофактор FAD, что делает ее вторым флавоферментом, который должен был быть обнаружен. В последующие годы другие ученые разработали и улучшили процедуру очистки свиной оксидазы D-аминокислот.
В 1983 году были открыты ингибиторы оксидазы. В 2006 году была опубликована трехмерная структура оксидазы. В настоящее время исследуется связь между активностью оксидазы D-аминокислот человека (hDAAO) и шизофренией.
прямое соединение hDAAO В то время как оксидаза D-аминокислот отличается до некоторой степени между различными организмами структура в основном одинакова у большинства эукариот, за исключением растений. Этот фермент представляет собой флавопротеин, принадлежащий к семейству FAD-зависимой оксидоредуктазы, и действует на группу CH-NH 2 доноров D-аминокислот с кислородом в качестве акцептора. Он также считается пероксисомальным ферментом, содержащим FAD в качестве кофактора. Каждый DAO мономер имеет FAD - связывающий домен (FBD), содержащий складку Россмана и субстрат -связывающий домен (SBD), который также образует интерфейс с другим мономером в белке. DAO существует в виде димера, причем каждый мономер содержит как FBD, так и SBD. Каждый мономер состоит из 347 аминокислот в DAO человека, хотя среди других эукариот белок может иметь длину от 345 до 368 аминокислот. В DAO человека два мономера связаны между собой лицом к лицу. DAO других организмов, таких как дрожжи, может присутствовать в виде димеров «голова к хвосту». Ген hDAAO находится на хромосоме 12 и содержит 11 экзонов.
DAO способна быстро восстанавливать кислород, а при восстановлении может стабилизировать анионный красный семихинон, и он способен образовывать ковалентную связь с сульфитами. Все это типичные свойства, связанные с флавопротеинами. DAAO человека имеет свойства, немного отличающиеся от других молекул DAAO, включая более слабую способность связывать FAD и пониженную скорость реакции для некоторых молекул, таких как флавин.
DAO действует в головном мозге, окисляя определенные D-аминокислоты, используя область FAD (область флавинаденин-динуклеотида), и, как принято считать, вырабатывается в заднем мозге, хотя есть новые доказательства экспрессии DAO в переднем мозге тоже. DAO, присутствующая в переднем мозге, кажется, неактивна, однако, вызывая предположения на тему функции DAO в переднем мозге, в отличие от заднего мозга, где функция более известна. Все согласны с тем, что DAO продуцируется и активен в глиальных клетках, особенно в астроцитах мозжечка типа 1 и типа 2, а аминокислота D-серин, продуцируемая DAO в этих клетках, увеличивает синаптические Активность рецептора NMDA.
Имеются данные, показывающие, что шизофрения, как нервный феномен, вызвана несоответствующей активностью рецепторов NMDA и связанным с этим увеличением активность глутамата, связанная с рецепторами NMDA.
ШизофренияМозг Было показано, что повышенная активность DAO производит больше D-серина, что, в свою очередь, увеличивает активность NMDA в гипоталамусе. Исследование подтвердило повышенную активность NMDA и показало повышенную активность DAO в мозжечке пациентов с шизофренией. Генетический фон участия DAO в шизофрении широко обсуждается, и не было обнаружено обязательных доказательств того, что гены DAO сильно связаны с шизофренией. Хотя ген G72, который, как сообщается, кодирует активатор оксидазы D-аминокислоты, может быть вовлечен в развитие шизофрении.
Белок фагота и pLG72 - известные в настоящее время белки, которые физически взаимодействовать и модулировать DAAO человека. plG72 является продуктом специфичного для приматов гена G72, и более высокие уровни обоих наблюдались у пациентов с шизофренией. Было обнаружено, что взаимодействие plG72 с hDAAO вызывает зависящую от времени инактивацию оксидазой. Полагают, что это вызвано связыванием plG72, ограничивающим количество фермента, который каталитически компетентным, и может быть нейтрализовано кофактором или любыми лигандами активного центра. Структура plG72 полностью не определена, поэтому конкретное физическое взаимодействие с hDAAO также полностью не изучено. Эксперименты с белком бассона и hDAAO привели к снижению ферментативной активности, как и у plG72. Исследователи подозревают, что белок фагота предотвращает истощение D-серина, особенно в пресинаптическом нейроне.
Кроме того, исследователи сосредоточили внимание на соединениях, которые могут действовать как ингибиторы hDAAO. Было обнаружено, что in vitro / in vivo более 500 различных соединений действуют как ингибиторы оксидазы, и большинство из них действуют посредством конкурентного ингибирования. Все эти соединения имеют две одинаковые основные части. Первая часть - это планарная часть, которая взаимодействует с активным сайтом hDAAO. Химическая структура плоского сайта образована одним или двумя конденсированными кольцами и должна иметь отрицательно заряженную карбоксильную группу. Вторая часть - это цепь субстрата , которая может участвовать в активной зоне или входе фермента. Кроме того, различные соединения делятся на несколько категорий (классические, новые, второе поколение, третье поколение) в зависимости от химической структуры. Примером соединения является бензоат, который является классическим ингибитором. Карбоксильная группа бензоата взаимодействует с Arg238, а ароматический - с Tyr224 в активной зоне оксидазы.
Оксидаза D-аминокислот используется в биотехнологии в основном для производства антибиотиков, называемых цефалоспоринами. Использование оксидазы D-аминокислот для создания антибиотиков является запатентованным производством антибиотиков и началось в 1970 году. Первоначально оксидаза D-аминокислоты, используемая в этом процессе, была взята из почек свиньи и получила название pkDAAO. PkDAAO очень нестабилен в процессах синтеза антибиотиков и поэтому дает низкий выход антибиотиков. В результате продолжающихся исследований была обнаружена более успешная форма оксидазы D-аминокислот из вида дрожжей, названного Rhodotorula gracilis, и поэтому была названа RgDAAO. В настоящее время RgDAAO используется в качестве первичной оксидазы D-аминокислот, используемой в цефалоспориновых антибиотиках, поскольку иммобилизация на коммерческих ионообменных смолах создает более стабильную систему, которая дает гораздо более высокие количества антибиотиков.
Оксидаза D-аминокислот реагирует на D-аминокислоты и может использоваться для определения количества D-аминокислот в пищевых продуктах, чтобы действовать как биосенсор. Это важно из-за влияния D-аминокислот в D-изомере или множественных энантиомеров, присутствующих в пище, на питательную ценность. Чем больше D-изомеров или нескольких энантиомеров присутствует в пище, тем ниже пищевая ценность продукта, поэтому использование оксидазы D-аминокислоты для их обнаружения позволяет расширить выбор питательно ценных продуктов. Нет никаких доказательств того, что D-аминокислоты токсичны, но это вызывает множество возможных опасений относительно токсичности некоторых продуктов.
RgDAAO используется в процессе, называемом ген-направленной ферментной пролекарственной терапией (GDEPT) для лечения опухолей у онкологических больных. Эта обработка использует RgDAAO в качестве фермента и D-аланин в качестве субстрата для создания активных форм кислорода H2O2 в качестве продукта. H2O2 проникает через опухолевые клетки и повреждает биополимеры. Повреждение, нанесенное H2O2, создает цитотоксический метаболит из нетоксичного пролекарства в опухолевых клетках, который затем создает токсичное вещество только в этих клетках. Этот процесс полезен для онкологических больных, поскольку такое лечение токсично только для опухолевых клеток, тогда как химиотерапия токсична для всех клеток в организме пациента. Оксидаза D-аминокислоты также играет роль в производстве 4-метилтио-2-оксомасляной кислоты (MTOBA), которая используется в качестве противоракового препарата, вызывающего апоптоз раковых клеток.
Оксидаза D-аминокислоты используется в терапевтических целях, таких как регуляция гормонов, регуляция гипертензии, лечение шизофрении, лечение психических и когнитивных расстройств и возможное уменьшение боли. Изменение количества переносчиков оксидазы D-аминокислот с помощью лекарств оказывает терапевтическое воздействие на шизофрению. Оксидаза D-аминокислот регулирует D-аспартат, который регулирует секрецию мелатонина, пролактина, тестостерона, лютеинизирующего гормона и гормон роста. Регулируя оксидазу D-аминокислот, D-аспартат также может регулироваться и контролировать секрецию гормона. Повышенная активность оксидазы D-аминокислот коррелирует с психическими и когнитивными расстройствами, поэтому снижение оксидазы D-аминокислот может оказывать терапевтическое воздействие на эти расстройства. Оксидаза D-аминокислоты помогает производить L-6-гидроксинорлейцин, который затем генерирует Омапатрилат. Омапатрилат ингибирует ангиотензинпревращающий фермент и нейтральную эндопептидазу и эффективно снижает артериальную гипертензию. Оксидаза D-аминокислоты также может оказывать влияние на болевые раздражители, но это еще не подтверждено.
