Гистидин декарбоксилаза - Histidine decarboxylase

Гистидин декарбоксилаза
Карикатура изображения C-усеченного димера HDC с PLP проживающие на активном сайте.
Идентификаторы
Номер ЕС	4.1.1.22
Количество CAS	9024-61-7
Базы данных
IntEnz	Просмотр IntEnz
БРЕНДА	BRENDA запись
ExPASy	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	Запись в KEGG
MetaCyc	метаболический путь
ПРИАМ	профиль
PDB структуры	RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология	AmiGO / QuickGO
Поиск ЧВК статьи PubMed статьи NCBI белки

Гистидин декарбоксилаза (HDC) является фермент ответственный за катализирующий декарбоксилирование гистидин формировать гистамин. У млекопитающих гистамин является важным биогенный амин с регулирующими функциями в нейротрансмиссия, Желудочный сок секреция и иммунная реакция.^[1][2] Гистидиндекарбоксилаза является единственным участником синтеза гистамина. путь, производя гистамин в одностадийной реакции. Гистамин не может быть произведен никаким другим известным ферментом.^[3] Таким образом, HDC является основным источником гистамина в большинстве млекопитающие и эукариоты. Фермент использует пиридоксаль 5'-фосфат (PLP) кофактор, как и многие другие аминокислота декарбоксилазы.^[4][5] Эукариоты, а также грамотрицательные бактерии использовать общий HDC, а грамположительные бактерии нанять эволюционно несвязанный пирувойл-зависимый HDC.^[6] У человека гистидиндекарбоксилаза кодируется HDC ген.^[2][7]

Структура

PLP обычно ковалентно связывается с HDC по лизину 305. Он также удерживается на месте водородными связями с другими соседними аминокислотами. Здесь активный сайт показан с PLP, привязанным к метиловый эфир гистидина, что было необходимо для кристаллизации.^[8] Создано из 4E1O.

Гистидиндекарбоксилаза представляет собой пиридоксаль-зависимая декарбоксилаза группы II, вместе с декарбоксилаза ароматических L-аминокислот, и тирозиндекарбоксилаза. HDC выражается как 74 кДа полипептид который не является ферментативно функциональным.^[8][9] Только после посттрансляционная обработка активизируется ли фермент. Эта обработка состоит из усечения большей части белка C-терминал цепь, восстанавливающая пептид молекулярный вес до 54 кДа.

Гистидиндекарбоксилаза существует как гомодимер, с несколькими аминокислотами из соответствующей противоположной цепи, стабилизирующей HDC активный сайт. В состоянии покоя HDC PLP является ковалентно связанный в База Шиффа к лизин 305, и стабилизируется несколькими водородными связями с соседними аминокислотами. аспартат 273, серин 151 и серин 354 противоположной цепи.^[8] HDC содержит несколько регионов, последовательно и структурно аналогичны таковым в ряде других пиридоксальзависимых декарбоксилаз.^[10] Это особенно заметно в окрестности лизина активного центра 305.^[11]

Механизм

Механизм декарбоксилирования гистидина HDC с использованием PLP кофактор.^[12] Этот механизм похож на многие другие PLP-зависимые карбоксилазы.

HDC декарбоксилат гистидин за счет использования PLP кофактор первоначально связывается в основании Шиффа с лизином 305.^[12] Гистидин инициирует реакция путем вытеснения лизина 305 и образования альдимин с PLP. Затем гистидин карбоксильная группа покидает субстрат, образуя углекислый газ. Это этап, ограничивающий скорость всего процесса, требующий энергии активации 17,6 ккал / моль. ^[13] и соответствует экспериментальному обороту 1,73 ${displaystyle {ce {s^{-1}}}}$.^[14] После декарбоксилирования промежуточный продукт PLP протонируется тирозином 334 из второй субъединицы. Протонирование опосредуется молекулой воды, оно очень быстрое и очень эксергоническое.^[13] Наконец, PLP восстанавливает свое исходное основание Шиффа по лизину 305, и высвобождается гистамин. Этот механизм очень похож на те, которые используются другими пиридоксаль-зависимыми декарбоксилазами. В частности, промежуточный альдимин является общим признаком всех известных PLP-зависимых декарбоксилаз.^[15] HDC очень специфичен для своего гистидинового субстрата.^[16]

Биологическая значимость

Гистидиндекарбоксилаза является основным биологический источник гистамина. Гистамин - важный биогенный амин что сдерживает многочисленные физиологические процессы. Есть четыре разных гистамина рецепторы, ЧАС₁, ЧАС₂, ЧАС₃, и ЧАС₄,^[3] каждый из которых имеет различное биологическое значение. ЧАС₁ модулирует несколько функций центральный и периферическая нервная система, включая циркадный ритм, температура тела и аппетит.^[17] ЧАС₂ активация приводит к Желудочный сок секреция и гладкая мышца расслабление.^[18][19] ЧАС₃ контролирует оборот гистамина подавление обратной связи гистамина синтез и отпустить.^[20] Наконец, H₄ играет роль в тучных клетках хемотаксис и цитокин производство.^[17]

У человека HDC в первую очередь экспрессируется в тучные клетки и базофил гранулоциты. Соответственно, эти клетки содержать высшее тело концентрации гистамина гранулы. Гистамин немастоцитов также обнаружен в мозг, где он используется как нейротрансмиттер.^[21]

Торможение

HDC может быть подавленный к α-фторметилгистидин и метиловый эфир гистидина.^[22][23]

Клиническое значение

Антигистаминные препараты являются классом лекарства разработан для уменьшения нежелательного воздействия гистамина на организм. Типичные антигистаминные препараты специфически блокируют гистаминовые рецепторы в зависимости от того, какой физиологической цели они служат. Например, дифенгидрамин (Бенадрил ™), нацеливается и ингибирует гистаминовый рецептор H1 для облегчения симптомы из аллергические реакции.^[24] Ингибиторы гистидиндекарбоксилазы предположительно могут использоваться как атипичные антигистаминные препараты. Тритоквалин, а также различные катехины, Такие как эпигаллокатехин-3-галлат, основной компонент зеленый чай, было показано, что нацелены на HDC и гистамин-продуцирующие клетки, снижая уровень гистамина и обеспечивая противовоспалительное средство, противоопухолевый, и антиангиогенный последствия.^[25]

Мутации в гене гистидиндекарбоксилазы наблюдались в одной семье с синдром Туретта (TS) и, как считается, не учитывают большинство случаев TS.^[26]

Смотрите также

• Ароматическая декарбоксилаза L-аминокислот
• Тирозин декарбоксилаза
• Декарбоксилирование
• Гистамин
• Антигистаминный
• Пиридоксаль 5'-фосфат
• Тучная клетка

Рекомендации

1. Эппс ХМ (1945). «Исследования бактериальных декарбоксилаз аминокислот: 4. 1 (-) - гистидиндекарбоксилаза из Cl. Welchii типа A». Биохимический журнал. 39 (1): 42–6. Дои:10.1042 / bj0390042. ЧВК  1258146. PMID  16747851.
2. «Entrez Gene: гистидиндекарбоксилаза».
3. Шахид, Мохаммад (2009). «Гистамин, гистаминовые рецепторы и их роль в иммуномодуляции: обновленный систематический обзор» (PDF). Открытый журнал иммунологии. 2: 9–41. Дои:10.2174/1874226200902010009.
4. Райли У. Д., Снелл Э. Э. (октябрь 1968 г.). «Гистидиндекарбоксилаза Lactobacillus 30a. IV. Наличие ковалентно связанного пирувата в качестве простетической группы». Биохимия. 7 (10): 3520–8. Дои:10.1021 / bi00850a029. PMID  5681461.
5. Rosenthaler J, Guirard BM, Chang GW, Snell EE (июль 1965 г.). «Очистка и свойства гистидиндекарбоксилазы из Lactobacillus 30a». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 54 (1): 152–8. Дои:10.1073 / пнас.54.1.152. ЧВК  285813. PMID  5216347.
6. Кимура Б., Такахаши Х., Хокимото С., Танака И., Фуджи Т. (август 2009 г.). «Индукция генов гистидиндекарбоксилазы Photobacterium damselae subsp. Damselae (формально P. histaminum) при низком pH». Журнал прикладной микробиологии. 107 (2): 485–97. Дои:10.1111 / j.1365-2672.2009.04223.x. PMID  19302297.
7. Bruneau G, Nguyen VC, Gros F, Bernheim A, Thibault J (ноябрь 1992 г.). «Получение пробы кДНК гистидиндекарбоксилазы головного мозга крысы (HDC) с помощью ПЦР и отнесение гена HDC человека к хромосоме 15». Генетика человека. 90 (3): 235–8. Дои:10.1007 / bf00220068. PMID  1487235.
8. Комори Х., Нитта Й., Уэно Х., Хигучи Й. (август 2012 г.). «Структурное исследование показывает, что Ser-354 определяет субстратную специфичность гистидиндекарбоксилазы человека». Журнал биологической химии. 287 (34): 29175–83. Дои:10.1074 / jbc.M112.381897. ЧВК  3436558. PMID  22767596.
9. Нитта, Йоко (2010). «Экспрессия рекомбинантной гистидиндекарбоксилазы человека с полноразмерными и усеченными с С-конца формами в дрожжевых и бактериальных клетках» (PDF). J. Biol. Макромол. 10.
10. Джексон, Ф. Роб (1990-10-01). «Прокариотические и эукариотические пиридоксаль-зависимые декарбоксилазы гомологичны». Журнал молекулярной эволюции. 31 (4): 325–329. Дои:10.1007 / BF02101126. ISSN  0022-2844.
11. Сандмайер Э., Хейл Т.И., Кристен П. (май 1994 г.). «Множественное эволюционное происхождение пиридоксаль-5'-фосфат-зависимых декарбоксилаз аминокислот». Европейский журнал биохимии. 221 (3): 997–1002. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1994.tb18816.x. PMID  8181483.
12. Ву Ф, Ю Дж, Геринг Х (март 2008 г.). «Ингибирующие и структурные исследования новых аналогов кофермента-субстрата гистидиндекарбоксилазы человека». Журнал FASEB. 22 (3): 890–7. Дои:10.1096 / fj.07-9566com. PMID  17965265.
13. Фернандес Х.С., Рамос М.Дж., Серкейра Н.М. (июль 2017 г.). «Каталитический механизм пиридоксаль-5'-фосфат-зависимого фермента, гистидиндекарбоксилазы: компьютерное исследование». Химия. 23 (38): 9162–9173. Дои:10.1002 / chem.201701375. PMID  28613002.
14. Комори Х., Нитта Й., Уэно Х., Хигучи Й. (август 2012 г.). «Структурное исследование показывает, что Ser-354 определяет субстратную специфичность гистидиндекарбоксилазы человека». Журнал биологической химии. 287 (34): 29175–83. Дои:10.1074 / jbc.m112.381897. ЧВК  3436558. PMID  22767596.
15. «Пиридоксальфосфат-зависимая декарбоксилаза». ИнтерПро.
16. Тони MD (январь 2005 г.). «Специфичность реакции пиридоксальфосфатных ферментов». Архивы биохимии и биофизики. Выделите вопрос о ферментных механизмах. 433 (1): 279–87. Дои:10.1016 / j.abb.2004.09.037. PMID  15581583.
17. Панула П., Чазот П.Л., Коварт М., Гутцмер Р., Леурс Р., Лю В.Л., Старк Х., Турмонд Р.Л., Хаас Х.Л. (июль 2015 г.). "Международный союз фундаментальной и клинической фармакологии. XCVIII. Гистаминовые рецепторы". Фармакологические обзоры. 67 (3): 601–55. Дои:10.1124 / пр.114.010249. ЧВК  4485016. PMID  26084539.
18. Canonica GW, Blaiss M (февраль 2011 г.). «Антигистаминные, противовоспалительные и противоаллергические свойства не вызывающего седативного эффекта антигистаминного препарата второго поколения дезлоратадина: обзор доказательств». Журнал Всемирной организации аллергии. 4 (2): 47–53. Дои:10.1097 / WOX.0b013e3182093e19. ЧВК  3500039. PMID  23268457.
19. Хилл, С.Дж. (1997). «Классификация гистаминовых рецепторов». Фармакологические обзоры. 49: 253–278 - через ASPET.
20. West RE, Zweig A, Shih NY, Siegel MI, Egan RW, Clark MA (ноябрь 1990 г.). «Идентификация двух подтипов H3-гистаминовых рецепторов». Молекулярная фармакология. 38 (5): 610–3. PMID  2172771.
21. Бландина П., Мунари Л., Провенси Г., Пассани МБ (01.01.2012). «Гистаминовые нейроны в туберомамиллярном ядре: целый центр или отдельные субпопуляции?». Границы системной нейробиологии. 6: 33. Дои:10.3389 / fnsys.2012.00033. ЧВК  3343474. PMID  22586376.
22. Август Т.Ф., Муссон Д.Г., Хван СС, Дагган Д.Е., Гук К.Ф., Роман И.Дж., Фергюсон Р.Дж., Бейн В.Ф. (август 1985 г.). «Биоанализ и утилизация альфа-фторметилгистидина, нового ингибитора гистидиндекарбоксилазы». Журнал фармацевтических наук. 74 (8): 871–5. Дои:10.1002 / jps.2600740814. PMID  4032273.
23. Lane RS, Manning JM, Snell EE (сентябрь 1976 г.). «Гистидиндекарбоксилаза Lactobacillus 30a: инактивация и мечение активных сайтов метиловым эфиром L-гистидина». Биохимия. 15 (19): 4180–5. Дои:10.1021 / bi00664a008. PMID  963031.
24. «Дифенгидрамина гидрохлорид». Drugs.com.
25. Мельгарехо Э., Медина М.А., Санчес-Хименес Ф., Урдиалес Ю.Л. (сентябрь 2010 г.). «Нацеливание на клетки, продуцирующие гистамин, с помощью EGCG: зеленый стрелок против воспаления?». Журнал физиологии и биохимии. 66 (3): 265–70. Дои:10.1007 / s13105-010-0033-7. PMID  20652470.
26. «Интернет-менделевское наследование в человеке: гистидиндекарбоксилаза».

дальнейшее чтение

• Need AC, Keefe RS, Ge D, Grossman I., Dickson S, McEvoy JP, Goldstein DB (июль 2009 г.). «Фармакогенетика антипсихотического ответа в исследовании CATIE: анализ генов-кандидатов». Европейский журнал генетики человека. 17 (7): 946–57. Дои:10.1038 / ejhg.2008.264. ЧВК  2986499. PMID  19156168.
• Мазини Е., Фабброни В., Джаннини Л., Ванначчи А., Мессерини Л., Перна Ф., Кортезини С., Чианки Ф. (апрель 2005 г.). «Повышение регуляции гистамина и гистидиндекарбоксилазы при колоректальном раке: корреляция со стадией опухоли» (PDF). Исследование воспаления. 54 Дополнение 1: S80–1. Дои:10.1007 / s00011-004-0437-3. HDL:2158/762726. PMID  15928846.
• Ли З, Лю Дж, Тан Ф, Лю Ю, Уолдум Х.Л., Цуй Джи (декабрь 2008 г.). «Экспрессия немачтовых клеток гистидиндекарбоксилазы в связанных с опухолью микрососудах в плоскоклеточных карциномах пищевода человека». APMIS. 116 (12): 1034–42. Дои:10.1111 / j.1600-0463.2008.01048.x. PMID  19133005.
• Шафрански К., Шиндлер С., Таудиен С., Хиллер М., Хусе К., Ян Н., Шрайбер С., Бакофен Р., Платцер М. (2007). «Нарушение правил сплайсинга: динуклеотиды TG функционируют как альтернативные 3'-сайты сплайсинга в U2-зависимых интронах». Геномная биология. 8 (8): R154. Дои:10.1186 / gb-2007-8-8-r154. ЧВК  2374985. PMID  17672918.
• Ай В., Лю И., Ланглуа М., Ван Т.С. (март 2004 г.). «Kruppel-подобный фактор 4 (KLF4) подавляет экспрессию гена гистидиндекарбоксилазы посредством расположенного выше сайта Sp1 и нижестоящих элементов, чувствительных к гастрину». Журнал биологической химии. 279 (10): 8684–93. Дои:10.1074 / jbc.M308278200. PMID  14670968.
• Raychowdhury R, ​​Fleming JV, McLaughlin JT, Bulitta CJ, Wang TC (октябрь 2002 г.). «Идентификация и характеристика третьего элемента ответа гастрина (GAS-RE3) в промоторе гена гистидиндекарбоксилазы человека». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 297 (5): 1089–95. Дои:10.1016 / S0006-291X (02) 02345-8. PMID  12372397.
• Кимура К., Вакамацу А., Судзуки Ю., Ота Т., Нисикава Т., Ямасита Р., Ямамото Дж., Секин М., Цуритани К., Вакагури Х., Исии С., Сугияма Т., Сайто К., Исоно Ю., Ирие Р., Кушида Н., Йонеяма Т. , Otsuka R, Kanda K, Yokoi T, Kondo H, Wagatsuma M, Murakawa K, Ishida S, Ishibashi T, Takahashi-Fujii A, Tanase T, Nagai K, Kikuchi H, Nakai K, Isogai T, Sugano S (январь 2006 г. ). «Диверсификация транскрипционной модуляции: широкомасштабная идентификация и характеристика предполагаемых альтернативных промоторов генов человека». Геномные исследования. 16 (1): 55–65. Дои:10.1101 / гр. 4039406. ЧВК  1356129. PMID  16344560.
• Скёльдберг Ф., Портела-Гомес ГМ, Гримелиус Л., Нильссон Дж., Перхеентупа Дж., Беттерле С., Хусебай Е.С., Густафссон Дж., Рённблом А., Рорсман Ф., Кампе О. (апрель 2003 г.). «Гистидиндекарбоксилаза, пиридоксальфосфат-зависимый фермент, является аутоантигеном энтерохромаффиноподобных клеток желудка». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 88 (4): 1445–52. Дои:10.1210 / jc.2002-021761. PMID  12679420.
• Brew O, Lakasing L, Sullivan M (2007). «Дифференциальная активность гистидиндекарбоксилазы в нормальной и преэкламптической плаценте». Плацента. 28 (5–6): 585–7. Дои:10.1016 / j.placenta.2006.05.003. PMID  16822545.
• Чжан Ф., Сюн Д.Х., Ван В., Шен Х., Сяо П., Ян Ф., Рекер Р.Р., Дэн Х.В. (октябрь 2006 г.). «Полиморфизм гена HDC связан с возрастом наступления естественной менопаузы у кавказских женщин». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 348 (4): 1378–82. Дои:10.1016 / j.bbrc.2006.08.008. ЧВК  1803761. PMID  16919600.
• Типпенс А.С., Gruetter CA (июнь 2004 г.). «Обнаружение мРНК гистидиндекарбоксилазы в гладких мышцах сосудов человека и эндотелиальных клетках». Исследование воспаления. 53 (6): 215–6. Дои:10.1007 / s00011-004-1252-6. PMID  15167966.
• Сизен С.Л., Бонт Л., Ходемакерс Х.М., Эрмерс М.Дж., Дорнбос Дж., Вант Слот Р., Вейменга С., Хаувелинген Х.С., Кимпен Д.Л., Кимман Т.Г., Хоби Б., Янссен Р. (апрель 2009 г.). «Генетическая предрасположенность к респираторно-синцитиальному вирусному бронхиолиту у недоношенных детей связана с генами ремоделирования дыхательных путей и генами врожденного иммунитета». Журнал детских инфекционных болезней. 28 (4): 333–5. Дои:10.1097 / INF.0b013e31818e2aa9. PMID  19258923.
• Морган Т.К., Монтгомери К., Мейсон В., Западный РБ, Ван Л., Ван де Рейн М., Хиггинс Дж. П. (июль 2006 г.). «Повышение экспрессии гистидиндекарбоксилазы в поверхностных корковых нефронах во время беременности у мышей и женщин». Kidney International. 70 (2): 306–14. Дои:10.1038 / sj.ki.5001553. PMID  16760908.
• Пападопулу Н., Калогеромитрос Д., Стаурианеас Н.Г., Тиблалекси Д., Теохаридис Т.С. (ноябрь 2005 г.). «Экспрессия рецептора-1 рилизинг-гормона кортикотропина и гистидиндекарбоксилазы при хронической крапивнице». Журнал следственной дерматологии. 125 (5): 952–5. Дои:10.1111 / j.0022-202X.2005.23913.x. PMID  16297195.
• Янссен Р., Бонт Л., Сизен С.Л., Ходемакерс Х.М., Эрмерс М.Дж., Дорнбос Г., ван 'т Слот Р., Вейменга С., Гоеман Дж.Дж., Кимпен Дж.Л., ван Хаувелинген Х.С., Кимман Т.Г., Хоби Б. (сентябрь 2007 г.). «Генетическая предрасположенность к респираторно-синцитиальному вирусному бронхиолиту преимущественно связана с генами врожденного иммунитета». Журнал инфекционных болезней. 196 (6): 826–34. Дои:10.1086/520886. PMID  17703412.
• Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, Derge JG, Klausner RD, Collins FS, et al. (Декабрь 2002 г.). «Создание и первоначальный анализ более 15 000 полноразмерных последовательностей кДНК человека и мыши». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 99 (26): 16899–903. Дои:10.1073 / pnas.242603899. ЧВК  139241. PMID  12477932.
• Aichberger KJ, Mayerhofer M, Vales A, Krauth MT, Gleixner KV, Bilban M, Esterbauer H, Sonneck K, Florian S, Derdak S, Pickl WF, Agis H, Falus A, Sillaber C, Valent P (ноябрь 2006 г.). «Связанный с ХМЛ онкопротеин BCR / ABL индуцирует экспрессию гистидиндекарбоксилазы (HDC) и синтез гистамина в лейкозных клетках». Кровь. 108 (10): 3538–47. Дои:10.1182 / кровь-2005-12-028456. PMID  16849647.
• Ли Дж. К., Ким Х. Т., Чо С. М., Ким К. Х., Джин Х. Дж., Рю ГМ, О Би, Пак Си, Ким К, Чо С. А., Чон С. К., Ким С., Ин SM, Ли Дж. «Характеристика 458 однонуклеотидных полиморфизмов генов-кандидатов болезней в корейской популяции». Журнал генетики человека. 48 (5): 213–6. Дои:10.1007 / s10038-003-0011-9. PMID  12768436.
• Jeong HJ, Moon PD, Kim SJ, Seo JU, Kang TH, Kim JJ, Kang IC, Um JY, Kim HM, Hong SH (апрель 2009 г.). «Активация индуцируемого гипоксией фактора-1 регулирует экспрессию гистидиндекарбоксилазы человека». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 66 (7): 1309–19. Дои:10.1007 / s00018-009-9001-1. PMID  19266161.

внешняя ссылка

• Гистидин + декарбоксилаза в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)

Эта статья включает текст из Национальная медицинская библиотека США, который находится в всеобщее достояние.