Цитохром Р450 редуктаза - Cytochrome P450 reductase

НАДФН-гемопротеин редуктаза
Идентификаторы
Номер ЕС1.6.2.4
Количество CAS9023-03-4
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO
Цитохром Р450 редуктаза
Идентификаторы
СимволCYPOR
ИнтерПроIPR023208
Мембранома1072

Цитохром Р450 редуктаза [1] (EC 1.6.2.4; также известный как НАДФН: оксидоредуктаза ферригемопротеина, НАДФН: оксидоредуктаза гемопротеина, НАДФН: оксидоредуктаза Р450, редуктаза Р450, ПОР, CPR, CYPOR) является мембраносвязанным фермент требующийся для перенос электронов из НАДФН к цитохром P450 и другие гем белки, включая гемоксигеназа в эндоплазматический ретикулум[2] из эукариотический клетка.

Функция

В Bacillus megaterium и Bacillus subtilis, POR представляет собой C-концевой домен CYP102, самодостаточной растворимой системы P450 с одним полипептидом (P450 является N-концевым доменом). Общая схема электронного потока в системе POR / P450:

НАДФН → FAD → FMN → P450 → O2

Окончательное доказательство необходимости POR в реакциях, опосредованных цитохромом P450, было получено в работах Лу, Джанка и Кун,[3] который разделил систему оксидазы со смешанными функциями, содержащую P450, на три составляющих компонента: POR, цитохром P450 и липиды.

Поскольку все микросомальные ферменты P450 требуют POR для катализа, ожидается, что нарушение POR будет иметь разрушительные последствия. Мыши с нокаутом POR являются эмбриональными летальными,[4]вероятно, из-за отсутствия транспорта электронов к внепеченочным ферментам P450, поскольку специфический для печени нокаут POR дает фенотипически и репродуктивно нормальных мышей, которые накапливают липиды печени и имеют значительно сниженную способность метаболизма лекарств в печени.[5]

Уменьшение цитохрома P450 - не единственная физиологическая функция ПОР. Последний шаг гем окисление млекопитающими гемоксигеназа требует POR и O2. В дрожжах ПОР влияет на активность ферриредуктазы, вероятно, передавая электроны флавоцитохромной железоредуктазе.[6]

Генная организация

Ген человека POR имеет 16 экзонов, а экзоны 2-16 кодируют 677 аминокислот. [7] Белок POR (NCBI NP_000932.2). У человека на хромосоме 7 (7q11.23) имеется единственная копия гена POR размером 50 т.п.н. (NCBI NM_000941.2).

Мутации и полиморфизмы

ПОР
Protein POR PDB 1amo.png
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыПОР, CPR, CYP450R, цитохром p450 оксидоредуктаза, P450 оксидоредуктаза
Внешние идентификаторыOMIM: 124015 MGI: 97744 ГомолоГен: 725 Генные карты: ПОР
Расположение гена (человек)
Хромосома 7 (человек)
Chr.Хромосома 7 (человек)[8]
Хромосома 7 (человек)
Genomic location for POR
Genomic location for POR
Группа7q11.23Начинать75,899,200 бп[8]
Конец75,986,855 бп[8]
Экспрессия РНК шаблон
PBB GE POR 208928 at fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

5447

18984

Ансамбль

ENSG00000127948

ENSMUSG00000005514

UniProt

P16435

P37040

RefSeq (мРНК)

NM_000941
NM_001367562

NM_008898

RefSeq (белок)

NP_032924

Расположение (UCSC)Chr 7: 75.9 - 75.99 МбChr 5: 135,67 - 135,74 Мб
PubMed поиск[10][11]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

Пять миссенс-мутаций (A287P, R457H, V492E, C569Y и V608F) и мутация сплайсинга в генах POR были обнаружены у пациентов, у которых были гормональные свидетельства комбинированного дефицита двух стероидогенных ферментов цитохрома P450 - P450c17 CYP17A1, который катализирует 17α-гидроксилирование стероида и лиазную реакцию 17,20, и P450c21 21-гидроксилаза, который катализирует 21-гидроксилирование стероида.[12] Также была идентифицирована другая миссенс-мутация POR - Y181D.[13] Пятнадцать из девятнадцати пациентов с аномальными гениталиями и нарушенным стероидогенезом были гомозиготными или явно гетерозиготными по соединениям по мутациям POR, которые разрушали или резко ингибировали активность POR.[14]

Идентифицировано более 200 вариаций гена POR.[15][16]

Дефицит ПОР - смешанная оксидазная болезнь

Смотрите также: Дефицит оксидоредуктазы цитохрома P450

Дефицит ПОР - новейшая форма врожденной гиперплазии надпочечников, впервые описанная в 2004 году.[12] Индексная пациентка - новорожденная девочка из Японии 46 лет, XX г. с краниосиностозом, гипертелоризмом, гипоплазией средней зоны лица, радиоплечевым синостозом, арахнодактилией и нарушением стероидогенеза. Тем не менее, клинические и биохимические характеристики пациентов с дефицитом ПОР давно известны в литературе как так называемая смешанная оксидазная болезнь, поскольку дефицит ПОР обычно имеет стероидный профиль, предполагающий комбинированный дефицит стероид-21-гидроксилазы и 17α-гидроксилазы / 17. 20 лиазных активностей. Клинический спектр дефицита ПОР варьируется от серьезно пораженных детей с неоднозначными гениталиями, надпочечниковой недостаточностью и синдромом скелетной мальформации Антли-Бикслера (ABS) до лиц с легкой степенью поражения с признаками синдрома поликистозных яичников. Некоторые пациенты с ПОР были рождены от матерей, которые стали вирилизованными во время беременности, что свидетельствует о недостаточной ароматизации плацентарных андрогенов плода из-за поражения микросомальных клеток. ароматаза приводя к низкой продукции эстрогена, что позже было подтверждено более низкой активностью ароматазы, вызванной мутациями POR.[17][18] Тем не менее, было также высказано предположение, что вирилизация плода и матери при дефиците ПОР может быть вызвана повышенным синтезом дигидротестостерона гонадными железами плода посредством альтернативного метода ".черный ход "впервые описан у сумчатых, а позже подтвержден у людей.[19] Газовая хроматография / масс-спектрометрический анализ стероидов в моче беременных женщин, несущих плод с дефицитом ПОР, описанный в предыдущем отчете, также подтверждает существование этого пути,[20][21] и актуальность «черного хода» наряду с POR-зависимым стероидогенезом стала яснее из недавних исследований.[19] Роль мутаций POR за пределами CAH изучается; и такие вопросы, как мутации POR вызывают костные аномалии и какую роль варианты POR играют в метаболизме лекарств печеночными P450, рассматриваются в недавних публикациях.[22][23][24][25][26] Однако сообщения об АБС у некоторых потомков матерей, получавших флуконазол, противогрибковый агент, который препятствует биосинтезу холестерина на уровне активности CYP51, указывают на то, что нарушение метаболизма лекарств может быть результатом недостаточной активности ПОР.[27]

Синдром Вильямса

Синдром Вильямса это генетическое заболевание, характеризующееся делецией генетического материала примерно 1,2 МБ от гена ПОР (ПОР). Клетки с этой генетической делецией демонстрируют сниженную транскрипцию POR, по-видимому, из-за потери цис-регуляторный элемент что изменяет экспрессию этого гена.[28] Некоторые люди с синдромом Вильямса демонстрируют характеристики дефицита ПОР, в том числе: лучевой синостоз и другие аномалии скелета.[29] Случаи легкого нарушения кортизол и синтез андрогенов были отмечены,[30] однако, несмотря на то, что дефицит ПОР нарушает синтез андрогенов, у пациентов с синдромом Вильямса часто наблюдается повышенный уровень андрогенов.[31] Подобное повышение уровня тестостерона наблюдалось на модели мышей, у которой глобально снизилась экспрессия POR.[32]

Структура

Определена трехмерная кристаллическая структура ПОР человека.[33] Молекула состоит из четырех структурных доменов: FMN-связывающего домена, связывающего домена, FAD-связывающего домена и NADPH-связывающего домена. FMN-связывающий домен аналогичен структуре FMN-содержащего белка. флаводоксин, тогда как FAD-связывающий домен и NADPH-связывающие домены аналогичны доменам флавопротеина ферредоксин-NADP+ редуктаза (FNR). Связывающий домен расположен между флаводоксин-подобным и FNR-подобным доменами.

Гомологи POR

Другими ферментами, содержащими гомологи ПОР, являются синтаза оксида азота (EC 1.14.13.39 ), НАДФН: сульфитредуктаза (EC 1.8.1.2 ), и редуктазы метионинсинтазы (EC 1.16.1.8 ).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Панди А.В., Флюк CE (май 2013 г.). «Оксидоредуктаза NADPH P450: структура, функции и патология заболеваний». Фармакология и терапия. 138 (2): 229–54. Дои:10.1016 / j.pharmthera.2013.01.010. PMID  23353702.
  2. ^ Йенсен К., Мёллер Б.Л. (февраль 2010 г.). «Растительные оксидоредуктазы НАДФН-цитохрома Р450». Фитохимия. 71 (2–3): 132–41. Дои:10.1016 / j.phytochem.2009.10.017. PMID  19931102. Было показано, что СЛР локализуется в эндоплазматическом ретикулуме в начале 1960-х годов (Williams and Kamin, 1962).
  3. ^ Лу А.Ю., Мусор К.В., Енот MJ (июль 1969 г.). «Разделение системы омега-гидроксилирования цитохрома Р-450 микросом печени на три компонента». Журнал биологической химии. 244 (13): 3714–21. PMID  4389465.
  4. ^ Шен А.Л., О'Лири К.А., Каспер С.Б. (февраль 2002 г.). «Связь множественных дефектов развития и эмбриональной летальности с потерей микросомальной НАДФН-цитохром Р450 оксидоредуктазы». Журнал биологической химии. 277 (8): 6536–41. Дои:10.1074 / jbc.M111408200. PMID  11742006.
  5. ^ Гу Дж, Вен Й, Чжан Цюй, Цуй Х, Бер М., Ву Л., Ян В., Чжан Л., Дин Х (июль 2003 г.). «Печеночно-специфическая делеция гена редуктазы NADPH-цитохрома P450: влияние на гомеостаз холестерина в плазме, а также функцию и регуляцию микросомального цитохрома P450 и гемоксигеназы». Журнал биологической химии. 278 (28): 25895–901. Дои:10.1074 / jbc.M303125200. PMID  12697746.
  6. ^ Lesuisse E, Casteras-Simon M, Labbe P (ноябрь 1997 г.). «Редуктаза цитохрома Р-450 отвечает за активность ферриредуктазы, связанную с изолированными плазматическими мембранами Saccharomyces cerevisiae». Письма о микробиологии FEMS. 156 (1): 147–52. Дои:10.1016 / S0378-1097 (97) 00418-7. PMID  9368374.
  7. ^ Ханиу М., Макманус М.Э., Биркетт Д.Д., Ли Т.Д., Шивели Д.Э. (октябрь 1989 г.). «Структурный и функциональный анализ НАДФН-цитохром Р-450 редуктазы из печени человека: полная последовательность человеческого фермента и сайтов связывания НАДФН». Биохимия. 28 (21): 8639–45. Дои:10.1021 / bi00447a054. PMID  2513880.
  8. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000127948 - Ансамбль, Май 2017
  9. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000005514 - Ансамбль, Май 2017
  10. ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  11. ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  12. ^ а б Flück CE, Tajima T., Pandey AV, Arlt W., Okuhara K, Verge CF, Jabs EW, Mendonça BB, Fujieda K, Miller WL (март 2004 г.). «Мутантная оксидоредуктаза P450 вызывает нарушение стероидогенеза с синдромом Антли-Бикслера и без него». Природа Генетика. 36 (3): 228–30. Дои:10,1038 / нг1300. PMID  14758361.
  13. ^ Арльт В., Уокер Э.А., Дрейпер Н., Ивисон Х.Э., Райд Дж. П., Хаммер Ф., Чалдер С. М., Боруцка-Манкевич М., Хауффа Б. П., Малунович Э. М., Стюарт П. М., Шеклтон СН (июнь 2004 г.). «Врожденная гиперплазия надпочечников, вызванная мутантной оксидоредуктазой P450 и синтезом андрогенов человека: аналитическое исследование». Ланцет. 363 (9427): 2128–35. Дои:10.1016 / S0140-6736 (04) 16503-3. PMID  15220035. S2CID  32705841.
  14. ^ Хуанг Н., Пандей А.В., Агравал В., Рирдон В., Лапунзина П.Д., Моват Д., Джабс Е.В., Ван Влит Г., Сэк Дж., Флюк С.Е., Миллер В.Л. (май 2005 г.). «Разнообразие и функция мутаций в оксидоредуктазе p450 у пациентов с синдромом Антли-Бикслера и нарушенным стероидогенезом». Американский журнал генетики человека. 76 (5): 729–49. Дои:10.1086/429417. ЧВК  1199364. PMID  15793702.
  15. ^ Пандей А.В., Спролл П (214). «Фармакогеномика оксидоредуктазы Р450 человека». Границы фармакологии. 5: 103. Дои:10.3389 / fphar.2014.00103. ЧВК  4023047. PMID  24847272.
  16. ^ Буркхард Ф.З., Парвин С., Удхане С.С., Флюк CE, Панди А.В. (апрель 2016 г.). «Дефицит оксидоредуктазы P450: анализ мутаций и полиморфизмов». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии. 165 (Pt A): 38–50. Дои:10.1016 / j.jsbmb.2016.04.003. PMID  27068427.
  17. ^ Парвин, Шахина; Фернандес-Кансио, Моника; Бенито-Санс, Сара; Каматс, Нурия; Веласкес, Мария Наталья Рохас; Лопес-Сигуэро, Хуан-Педро; Udhane, Sameer S .; Кагава, Норио; Flück, Christa E .; Ауди, Лаура; Панди, Амит В. (2020-02-15). «Молекулярная основа дефицита CYP19A1 у пациента 46, XX с мутацией R550W в POR: расширение фенотипа PORD». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 105 (4): e1272 – e1290. Дои:10.1210 / clinem / dgaa076. ISSN  1945-7197. PMID  32060549.
  18. ^ Панди А.В., Кемпна П., Хофер Г., Муллис П.Е., Флюк CE (октябрь 2007 г.). «Модуляция активности человеческого CYP19A1 с помощью мутантной оксидоредуктазы NADPH P450». Молекулярная эндокринология. 21 (10): 2579–95. Дои:10.1210 / me.2007-0245. PMID  17595315.
  19. ^ а б Flück CE, Meyer-Böni M, Pandey AV, Kempná P, Miller WL, Schoenle EJ, Biason-Lauber A (август 2011 г.). «Почему мальчики будут мальчиками: для половой дифференциации мужчин необходимы два пути биосинтеза андрогенов в яичках плода». Американский журнал генетики человека. 89 (2): 201–18. Дои:10.1016 / j.ajhg.2011.06.009. ЧВК  3155178. PMID  21802064.
  20. ^ Райш Н., Тейлор А.Э., Ногейра Е.Ф., Эсби DJ, Дхир В., Берри А., Крон Н., Аучус Р.Дж., Шеклтон СН, Хэнли Н.А., Арлт В. (октябрь 2019 г.). «Альтернативный путь биосинтеза андрогенов и вирилизация женского плода человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 116 (44): 22294–22299. Дои:10.1073 / pnas.1906623116. ЧВК  6825302. PMID  31611378.
  21. ^ Шеклтон К., Маркос Дж., Арльт В., Хауффа Б.П. (август 2004 г.). «Пренатальная диагностика дефицита оксидоредуктазы P450 (ORD): расстройство, вызывающее низкий уровень эстриола при беременности, вирилизацию матери и плода и фенотип синдрома Антли-Бикслера». Американский журнал медицинской генетики, часть A. 129A (2): 105–12. Дои:10.1002 / ajmg.a.30171. PMID  15316970. S2CID  22583190.
  22. ^ Flück CE, Mullis PE, Pandey AV (октябрь 2010 г.). «Снижение активности печеночного метаболизма CYP3A4, вызванное мутациями оксидоредуктазы P450, выявленное у пациентов с нарушенным метаболизмом стероидов». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 401 (1): 149–53. Дои:10.1016 / j.bbrc.2010.09.035. PMID  20849814.
  23. ^ Tomalik-Scharte D, Maiter D, Kirchheiner J, Ivison HE, Fuhr U, Arlt W. (декабрь 2010 г.). «Нарушение метаболизма печеночных препаратов и стероидов при врожденной гиперплазии надпочечников из-за недостаточности оксидоредуктазы P450». Европейский журнал эндокринологии. 163 (6): 919–24. Дои:10.1530 / EJE-10-0764. ЧВК  2977993. PMID  20844025.
  24. ^ Николо К., Флюк CE, Муллис ЧП, Панди А.В. (июнь 2010 г.). «Восстановление мутантной активности редуктазы цитохрома Р450 внешним флавином». Молекулярная и клеточная эндокринология. 321 (2): 245–52. Дои:10.1016 / j.mce.2010.02.024. PMID  20188793. S2CID  29109570.
  25. ^ Сэнди Д., Моррисси К., Агравал В., Там Х. К., Крамер М. А., Трейси Т. С., Джакомини К. М., Миллер В. Л. (ноябрь 2010 г.). «Влияние генетических вариантов оксидоредуктазы P450 человека на катализ CYP2D6 in vitro». Фармакогенетика и геномика. 20 (11): 677–86. Дои:10.1097 / FPC.0b013e32833f4f9b. ЧВК  5708132. PMID  20940534.
  26. ^ Агравал В., Чой Дж. Х., Джакомини К. М., Миллер В. Л. (октябрь 2010 г.). «Субстрат-специфическая модуляция активности CYP3A4 генетическими вариантами оксидоредуктазы цитохрома P450». Фармакогенетика и геномика. 20 (10): 611–8. Дои:10.1097 / FPC.0b013e32833e0cb5. ЧВК  2940949. PMID  20697309.
  27. ^ Флюк CE, Панди А.В. (март 2016 г.). «Влияние на активность CYP19A1 мутациями в оксидоредуктазе цитохрома P450 NADPH». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии. 165 (Pt A): 64–70. Дои:10.1016 / j.jsbmb.2016.03.031. PMID  27032764. S2CID  23498012.
  28. ^ Мерла Дж., Ховальд С., Хенрихсен С. Н., Лайл Р., Висс К., Забот М. Т., Антонаракис С. Е., Реймонд А. (август 2006 г.). «Субмикроскопическая делеция у пациентов с синдромом Вильямса-Бёрена влияет на уровни экспрессии негемизиготных фланкирующих генов». Американский журнал генетики человека. 79 (2): 332–41. Дои:10.1086/506371. ЧВК  1559497. PMID  16826523.
  29. ^ Чарват К.А., Хорнштейн Л., Острейх А.Е. (1991). «Радио-локтевой синостоз при синдроме Вильямса. Часто ассоциированная аномалия». Детская радиология. 21 (7): 508–10. Дои:10.1007 / bf02011725. PMID  1771116. S2CID  33765973.
  30. ^ Ичиносе М., Тодзё К., Накамура К., Мацуда Х., Токудоме Г., Охта М., Сакаи С., Сакаи О (июнь 1996 г.). «Синдром Вильямса, связанный с хронической почечной недостаточностью и различными эндокринологическими аномалиями». Медицина внутренних органов. 35 (6): 482–8. Дои:10.2169 / internalmedicine.35.482. PMID  8835601.
  31. ^ Парч С.Дж., Панкау Р., Блюм В.Ф., Гош А., Вессель А. (июль 1994 г.). «Гормональная регуляция у детей и взрослых с синдромом Вильямса-Бёрена». Американский журнал медицинской генетики. 51 (3): 251–7. Дои:10.1002 / ajmg.1320510316. PMID  8074154.
  32. ^ Wu L, Gu J, Cui H, Zhang QY, Behr M, Fang C, Weng Y, Kluetzman K, Swiatek PJ, Yang W, Kaminsky L, Ding X (январь 2005 г.). «Трансгенные мыши с гипоморфным геном редуктазы НАДФН-цитохром Р450: влияние на развитие, размножение и микросомальный цитохром Р450». Журнал фармакологии и экспериментальной терапии. 312 (1): 35–43. Дои:10.1124 / jpet.104.073353. PMID  15328377. S2CID  8292025.
  33. ^ PDB: 3QE2​); Ся Си, Панда С.П., Марохник С.К., Мартасек П., Мастерс Б.С., Ким Дж.Дж. (август 2011 г.). «Структурные основы дефицита оксидоредуктазы НАДФН-цитохрома Р450 человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 108 (33): 13486–91. Bibcode:2011PNAS..10813486X. Дои:10.1073 / pnas.1106632108. ЧВК  3158178. PMID  21808038.

внешняя ссылка