WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |
огляди УДК 77.1 2.28 структура і функції глутатіон—s-трансферази р1-1 А. М. СлончАк, М. Ю. оболенСькА Інститут молекулярної біології і генетики нАн України, київ;

e-mail: elephass@gmail.com Глутатіон—S-трансфераза Р1-1 (GSTP1-1) є багатофункціональним ензимом, який захищає клітину від дії генотоксичних чинників та апоптозу. У цьому огляді узагальнено сучасні дані щодо будови молекули глутатіон—S-трансферази Р1-1 та його функцій, показано зв’язки між його структурними особливостями та каталітичними властивостями. Порівнюються структурно-функціональні особливості ізоформи Р1 з іншими глутатіон—S-трансферазами. Головний акцент в огляді зроблено на нещодавно відкритих властивостях ензиму модулювати роботу сигнальних шляхів та забезпечувати внутрішньоклітинне зберігання і метаболізм оксиду азоту.

к л ю ч о в і с л о в а: глутатіон—S-трансфераза Р1-1, детоксикація, протеїнкіназа, оксид азоту, глутатіон, лігандин, апоптоз.

лутатіон—S-трансферази (ГТ) — це ве- су Р у канцерогенезі, цей ензим активно дослілика родина ензимів, які каталізують джується. За останні роки одержано численні Гнуклеофільне приєднання непротеїно- нові дані, які не увійшли до раніше написаних вого тіолу глутатіону до електрофільних моле- оглядів, але є принциповими для розуміння кул ксенобіотиків [1–4]. Утворення глутатіоно- функції ензиму та його регуляції. Метою цього вих кон’югатів здебільшого веде до зниження огляду є узагальнення інформації та створентоксичності чужорідних сполук і полегшує ви- ня найповнішої на сьогодні картини уявлень ведення їх із клітини за допомогою спеціальних про структуру та функції ГТР1.

АТР-залежних транспортних систем [ ]. Видіструктура ензиму та механізм каталізу ляють сім класів цитозольних ГТ — ГТ, ГТ, ГТ, ГТ, ГТ, ГТ, ГТ (GST, GST, GST, Каталітично активна форма ГТ – Р1-1 GST, GST, GST, GST ), один клас мітохон людини є гомодимером, кожна із субодиниць дріальних ГТ (GST) та один клас мікросом- якого містить 209 амінокислотних залишків, і них [2, 6]. Ці ензими по-різному розподілені має масу 2 кДа [20]. Амінокислотну послідовміж тканинами організму і індукуються дією ність ГТР1 було визначено за допомогою аврізних чинників [7]. Опису структури, функ- томатичної ідентифікації продуктів гідролізу цій та локалізації глутатіонтрансфераз різних протеїну карбоксипептидазою А [21], структукласів присвячена велика кількість вичерпних ру протеїнової глобули було з’ясовано методом оглядів [2, 7–9]. У нашому огляді ми зосере- рентгенівської кристалографії трьох різних джуємо увагу на ГТ класу Р, інтерес до якої кристалів комплексів ГТР1-1 із глутатіоном зумовлений її участю у процесах канцерогене- за роздільної здатності 210-1 нм [22]. Поліпепзу та у формуванні стійкості пухлин до хіміо- тидний ланцюг субодиниць ГТР1 організоватерапевтичних речовин (Multi-drug resistance, ний у два домени (рис. 1). N-кінцевий домен MDR) [6, 7, 9, 10–16]]. У людини існує лише (амінокислоти 1–76) має тіоредоксинподібну одна ізоформа цього ензиму – ГТР1-1, що ко- структуру та складається з чотирьох -ланцюдується одним геном [17], який експресується гів та трьох -спіралей. С-кінцевий домен (амів усіх типах клітин, крім гепатоцитів, та є ма- нокислоти 84–194) складається з п’яти -спіражорним ензимом ІІ фази детоксикації у пла- лей, дві з яких орієнтовані антипаралельно.

центі, еритроцитах, клітинах молочної залози, Кожна із субодиниць містить сайт зв’язування дихальних шляхів, легень, селезінки, простати глутатіону (G-сайт), сайт зв’язування електро[18, 19]. З огляду на роль, яку відіграє ГТ кла- фільного субстрату (Н-сайт) та лігандин-сайти ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2009, т. 81, № оГлЯДИ А Б В Рис. 1. Доменна організація молекули глутатіон—S-трансферази Р1 [23]. А – схема локалізації доменів у поліпептидному ланцюгу; б – тіоредоксинподібна структура N-кінцевого домену глутатіон S-трансферази Р1; В – структура тіоредоксину або сайти несубстратного зв’язування. Перші гідрофобну кишеню. Амінокислотні залишки два сайти формують каталітичний центр ен- цього сайта, Pro9, Val10, Pro 202, Ile 10 та Gly зиму [22, 23]. 20, не задіяні в каталізі і взаємодіють із ліG-сайт (рис. 2) знаходиться в N-кінцевому гандами. Подібні за властивостями і розташудомені та складається переважно з полярних ванням, але різні за амінокислотним складом, амінокислот, серед яких найважливішими для сайти зв’язування лігандів мають також інші зв’язування глутатіону є Tyr7 [24]. Зв’язавшись ГТ [31]. Низькоафінний лігандин-сайт ГТР1-з G-сайтом, глутатіон активується за рахунок розташований на поверхні її протеїнової глостабілізації його тіолятної іонної форми та були [27, 31].

приймає орієнтацію, енергетично вигідну для Каталітично активна ГТР1-1 також, як і нуклеофільної атаки [2, 26]. G-сайт є високо- інші ГТ, є гомодимером (рис. 2), який утвоконсервативним серед різних класів ГТ та має рюється в цитозолі через зв’зок N- та C-кінця високий афінітет до глутатіону [27]. однієї субодиниці відповідно з C- та N-кінцем Н-сайт знаходиться у С-кінцевому до- іншої [22].

мені. Амінокислотний склад цього сайта силь- В утворенні димеру та підтриманні його но варіює серед різних ГТ, що зумовлює їхню структури беруть участь водневі зв’язки, субстратну специфічність. У молекулі ГТР1-1 електростатична взаємодія між полярними він є напівгідрофобним і напівгідрофільним амінокислотними залишками, стекінг двох та містить функціонально важливі молекули симетрично розташованих аргінінів [33] та води [28]. Подвійна природа Н-сайта відріз- взаємодія за схемою «ключ–замок» через проняє ГТР1 від інших ГТ, Н-сайт яких повністю никнення ароматичного залишку Tyr 0 (ключ) гідрофобний [29]. гнучкої 2-спіралі N-кінцевого домену однієї За допомогою рентгенівської кристало- субодиниці в гідрофобну кишеню (замок), графії комплексів ГТ із лігандами у молекулі сформовану спіралями 4 та С-кінцевого ГТР1-1 наразі підтверджено наявність трьох домену другої субодиниці [34]. Наявність мосайтів зв’язування лігандів – двох високоафін- тиву «ключ–замок» є характерною рисою тільних та одного низькоафінного. Один із висо- ки еволюційно «молодих» ензимів класів Р, А коафінних сайтів відповідає за зв’язування та М [32]. Ця взаємодія не є критичною для порфіринів і знаходиться в тій частині спіралі стабілізації димеру. Але вона потрібна для 2, яка формує стінку G-сайта [30]. Другий активації його каталітичної функції, оскільвисокоафінний сайт відповідає за зв’язування ки фіксація через Tyr 0 спіралі 2 веде до великих молекул (>400 Да) з ароматичними її стабілізації та до переміщення зв’язаного кільцями і є ділянкою Н-сайта, яка утворює глутатіону в каталітичний центр. Кожна суб6 ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2009, т. 81, № А. М. СлончАк, М. Ю. оболенСькА Рис. 2. Структура глутатіон—S-трансферази Р1-1 людини в комплексі із S-гексил-глутатіоном в G-сайті ензиму [32] одиниця ГТР1-1 потребує для своєї активації тивною відкритою і малоактивною закритою мотив «замок» іншої субодиниці. Цим пояс- формою. При цьому відкривання активного нюється відсутність каталітичної активності у сайта однієї субодиниці веде до закривання мономерів ГТР1-1 [29]. активного сайта другої і навпаки [36]. Ця особКаталітичні центри двох субодиниць у ливість ГТР1-1 зумовлює її здатність до «самодимері розташовані навпроти один одного і захисту» в умовах дії інгібіторів або будь-яких пов’язані між собою через дволанцюгову грат- факторів, які блокують один із каталітичних центрів гомодимеру ензиму. За цих обставин ку з молекул води між G-сайтами. Наявність цієї структури є необхідною для функціону- конформація ензиму змінюється таким чином, що другий каталітичний центр фіксується у вання ензиму [29]. Зв’язування глутатіону і «відкритому» стані, і ензим зберігає здатність електрофілу з кожною із субодиниць у складі до типової для нього реакції кон’югації [37].

димеру відбувається незалежно, але взаємодія двох субодиниць, як зазначалося вище, є необфункції глутатіон—s-трансферази рхідною для здійснення ензимом каталітичної функції. Каталіз ГТ відбувається за рахунок ГТР1-1 є багатофункціональним прозближення активованого глутатіону з елек- теїном, який виявляє як схожу з іншими ГТ трофільним субстратом [7]. Визначення каталі- біологічну активність, так і відмінну від них.

тичної активності ензиму здійснюють шляхом Участь ензиму доведено в наступних процесах:

спектрофотометричного визначення продукту 1. детоксикація ксенобіотиків та ендогенних кон’югації 1-хлор-2,4-динітробензолу (ХДНБ) токсичних речовин (трансферазна активність);

з глутатіоном [3 ]. 2. детоксикація органічних пероксидів ГТ різних класів схожі між собою за вто- (Se-незалежна глутатіонпероксидазна активринною та третинною організацією їхніх про- ність);

теїнових глобул [23], хоча мають певні від- 3. зв’язування та транспорт гідрофобних мінності. Для ГТР1 характерна відсутність молекул;

структур, які прикривають каталітичний центр, 4. зберігання оксиду нітрогену;

. модуляція внутрішньоклітинної перещо робить його доступним для субстратів. Та- дачі сигналу через взаємодію ензиму з кінакож висока гнучкість та лабільність спіралі зами та адаптерними протеїнами сигнальних 2 (амінокислоти 36- 2) [36] та мала довжина шляхів;

сегмента, що з’єднує ланцюг 2 зі спіраллю 6. каталіз ізомеризації 13-цис-ретиноєвої [29], відрізняють ГТР1-1 від інших представкислоти у транс-ретиноєву.

ників родини. Спіраль 2 здійснює постійні Перші три функції є спільними для всіх коливання, які спричинюють конформаційні переходи каталітичного центру ензиму між ак- ГТ, у той час як останні доведено тільки для ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2009, т. 81, № 1 оГлЯДИ деяких представників родини ензимів, у тому GSTP1 HRSG a) R GSH числі для ГТР1.

ГТР1-1 знешкоджує органічні токсини GSTP1 GSR HX ) R GSH шляхом їхньої хімічної та фізичної інактиваGSTP1 ROH GsOH ції. Фізична інактивація полягає у зв’язуванні ) ROOH GSH молекул токсинів лігандин-сайтами, що призGSOH GSH GSSG H2O водить до тимчасового зниження концентрації їх у клітині. У подальшому ці сполуки або знеРис. 3. Схеми реакцій, які каталізує глутатіон— шкоджуються хімічно або незворотно приєдS-трансфераза Р1-нуються до молекули ензиму, спричинюючи його інактивацію і подальшу деградацію. Ця властивість ензиму отримала назву функції фази детоксикації – цитохрому Р450, моно«камікадзе». Хімічна інактивація (рис. 3) реоксигеназам, а окислений продукт викорисалізується через каталіз реакцій двох типів:

товують як субстрат у трансферазній реакції.

нуклеофільного приєднання тіольної групи Така організація процесу детоксикації відвідновленого глутатіону до електрофільного повідає сучасним уявленням про каналізацентру субстрату (рис. 3, а) та нуклеофільноцію біохімічних процесів у клітині. Стосовно го заміщення на глутатіон за електрофільним транспортування стероїдних гормонів остаточатомом вуглецю, азоту, сірки, або фосфору но не з’ясовано чи ГТР1 переносить гормон із (рис. 3, б).

цитоплазми в ядро, де передає його відповідСубстратами ізоформи Р1-1 у глутатіонному рецептору, чи конкурує з рецептором за трансферазній реакції виступають переважно зв’язування з гормоном [44–46]. З огляду на епоксиди поліциклічних ароматичних вуглете, що глюкокортикоїди є індукторами стреводнів, пропеналів, бенз[о,а]пірен-діол епоксової відповіді, виглядає цілком логічно, що сид (BPDE), ванкоміцин, хлорамбуцил, 2-кроензим захисту клітин в умовах стресу сприяє тоніл-оксиметил-2-циклогексенон (COMC-6), відповіді на ці гормони.

N,NN-триетилентіофосфорамід (Thiotepa), Особливу роль відіграє ГТР1-1 у внуетакринова кислота та акролеїни (детальніше трішньоклітинному зберіганні оксиду нітродив. [2, 38]). У більшості випадків утворенгену через зв’язування та стабілізацію комня кон’югатів веде до зниження токсичності плексів або динітрозил-диглутатіоніл заліза вихідних речовин, до збільшення водорозчин(ДНДГЗ) (рис. 4), або нітрозильованого глуності їх та до виведення з клітини [39, 40]. У татіону (ГлуNO) залежно від окисно-відновноподальшому утворені тіоефіри транспортуютьго стану клітини [47, 48]. Це було встановлено ся кровотоком у печінку, де перетворюютьзавдяки застосуванню методу електронного ся на цистеїнові кон’югати. Останні N-ацепарамагнітного резонансу для дослідження тилюються і перетворюються на нетоксичні процесу формування ДНДГЗ та його стабільмеркаптурові кислоти, які виводяться з орності [37, 47– 0].

ганізму із сечею [18]. У разі коротколанцюгоЗа оксидативного стресу в разі виснаженвих галогенорганічних сполук, аліл-, бензил-, ня глутатіонового пулу нітрозильований глуфеніл-ізотіоціанатів, сульфорафанів та галогентатіон нітрозилює залишки Cys47 та Cysалкенів, глутатіонові кон’югати є активнішиоднієї із субодиниць ензиму. Через негативну ми, ніж вихідні сполуки [2].

кооперативність реакційно активний залишок ГТР1-1 виявляє Se-незалежну глутатіонCys47 другої субодиниці маскується від нітпероксидазну активність (рис. 3, в) і відновлює розилювання та зберігає здатність до типової переважно гідропероксиди жирних кислот та мононуклеотидів до спиртів завдяки окисленню глутатіону з утворенням його дисульфіду Gs NO+ [41, 42].

ГТР1-1, як й інші ГТ, здатна транспортувати гідрофобні молекули, а саме ароматичні *Fe+ вуглеводні, порфірини, стероїдні гормони та ксенобіотики, які зв’язуються з лігандин-сайтами [2, 43, 44]. Спектр лігандів ГТР1 було Gs NO+ визначено за допомогою методу кругового дихроїзму. Припускають, що ГТ транспортують Рис. 4. Схема будови комплексу динітрозилксенобіотики та передають їх ензимам першої диглутатіоніл-заліза. GS – глутатіон 8 ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2009, т. 81, № А. М. СлончАк, М. Ю. оболенСькА трансферазної реакції [ 1]. За фізіологічних модіяти з компонентами проапоптотичних та умов у присутності відновленого глутатіону в стресових сигнальних шляхів, координуючи мілімолярній концентрації та слідовій кіль- роботу кіназ (рис. ).

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.