Кіріспе

Ароматты L аминқышқылы декарбоксилазасы (ААҚД немесе АААД), сондай-ақ ДОПА декарбоксилазасы (ДДК), триптофан декарбоксилазасы және 5-гидрокситриптофан декарбоксилазасы деп те аталады, 7p12.2-p12.1 аймағында орналасқан лиаза ферменті болып табылады.

Механизм

Фермент кофактор ретінде В6 витаминінің белсенді түрі – пиридоксал фосфатын (PLP) пайдаланады. PLP, ААДК-да декарбоксилдеу механизмі үшін маңызды. Белсенді ферментте PLP, Шифф базасы ретінде AADC лизин 303-пен байланысады. Субстрат байланысқан кезде Lys 303, субстраттың аминімен ығыстырылады. Бұл субстраттың карбоксилатын белсенді ортаға орналастырады, декарбоксилдеуге жағдай жасайды. Субстраттың декарбоксилдеуі нәтижесінде хиноноид аралық қосылысы түзіледі, ол кейіннен протондалып, PLP-мен Шифф базасының аддуктысын және декарбоксилденген өнімді құрайды. Lys 303 бастапқы Шифф базасын қайта жасай алады, PLP-ны сақтап, өнімді босатады. Осы PLP-мен катализделген декарбоксилдеуді зерттеу барысында, субстраттар арасында концентрация және pH-тың әсері ерекшеленеді екені анықталды. DOPA-ның ең тиімді декарбоксилдеуі pH 6.7 және PLP концентрациясы 0.125 мМ-де жүзеге асады, ал 5-HTP-нің ең тиімді декарбоксилдеуі үшін pH 8.3 және 0.3 мМ PLP қажетті жағдайлар болып табылады.

Құрылымы

Ароматты L аминқышқылы декарбоксилазасы гомодимер ретінде белсенді. Пиридоксал фосфат кофакторы қосылғанға дейін апоэнзим ашық конформацияда болады. Кофактормен байланысқанда, суббұйымдар жақындасып, белсенді орынды жабады, нәтижесінде үлкен құрылымдық өзгеріс орын алады. Бұл конформациялық өзгеріс белсенді, жабық голоэнзимге әкеледі. PLP жетіспейтін егежейлі моделдерінде допамин деңгейі PLP қосылған үлгілерден айтарлықтай өзгешеленбеді; алайда, жетіспейтін ми моделіндегі серотонин концентрациясы маңызды болды. PLP жетіспеушілігінің әртүрлі әсері DOPA және 5-HTP үшін ерекшеленетін субстрат таңдаулылығына ие AADC-ның мүмкін изоформаларын көрсетеді. Диализ зерттеулері DOPA декарбоксиляциясына жауапты потенциалды изоформаның 5-HTP декарбоксилазасына қарағанда PLP-ге жоғары байланысқандығын көрсетті. Сонымен қатар, дофамин рецепторларының антагонисттері кеміргіштерде AADC белсенділігін арттырады, ал кейбір дофамин рецепторларын белсендіру AADC белсенділігін төмендетеді. Мұндай рецепторлар арқылы реттелу екі фазалы: бастапқы қысқа мерзімді белсендіруден кейін ұзақ мерзімді белсендіру жүреді. Қысқа мерзімді белсендіру киназаның белсендіруі және AADC-ның одан кейінгі фосфорилирленуі арқылы жүзеге асады деп саналады, ал ұзақ мерзімді белсендірудің белок трансляциясын тежеушілерге сезімталдығы мРНК транскрипциясын реттеуді көрсетеді.

Клиникалық маңызы

Допамин мен серотонин (5 HT) нейротрансмиттерлерінің қалыпты синтезінде ААДК ешқандай реакцияда жылдамдық шектеуші қадам болып табылмайды. Дегенмен, ААДК L-DOPA-мен емделген пациенттерде (мысалы, Паркинсон ауруында) допамин синтезінің жылдамдық шектеуші қадамына, ал 5-HTP-мен емделген адамдарда (мысалы, жеңіл депрессия немесе дистимияда) серотонин синтезінің жылдамдық шектеуші қадамына айналады. Карбидопа ААДК-ны қан-ми тосқаулынан тыс жерде тежейді, бұл Паркинсон ауруын емдеуде L-DOPA-ның дофаминге ерте айналуын болдырмауға мүмкіндік береді. Адамдарда ААДК – іздік аминдердің түзілуін шектеуші фермент болып табылады. Ароматты аминқышқылы декарбоксилазасының жетіспеушілігі әртүрлі симптомдармен байланысты, мысалы, ауыр дамудан қалу, окулогирлік криздер және аутономдық дисфункция. АААК жетіспеушілігінің молекулалық және клиникалық спектрі әртүрлі. ААДК жетіспеушілігінің алғашқы жағдайы 1990 жылы егіз ағайындарда сипатталған. Пациенттерді дофамин агонистерімен, МАО тежегіштерімен және пиридоксинмен (В6 витаминімен) емдеуге болады. Клиникалық фенотип және емге жауап өзгермелі, ал ұзақ мерзімді және функционалдық нәтиже белгісіз. Эпидемиологияны, генотип-фенотип байланысын және осы аурулардың нәтижелерін, олардың пациенттердің өмір сапасына тигізетін әсерін, сондай-ақ диагностикалық және терапиялық стратегияларды бағалау үшін коммерциялық емес Халықаралық нейротрансмиттерге байланысты аурулар жөніндегі жұмыс тобы (iNTD) пациенттердің тізімін құрды. Иммуногистохимиялық зерттеулер ААДК-ның әртүрлі нейрондық жасушаларда экспрессияланатынын көрсетті, мысалы, серотонергиялық және катехоламиннергиялық нейрондарда. ААДК экспрессиялайтын, бірақ классикалық моноаминергиялық жасушалық нейрондар деп есептелмейтін нейрондар D жасушалары деп аталады. Адам миының сабасында ААДК-ға иммунореактивті жасушалар да табылған. Бұл жасушаларға әдетте катехоламиннергиялық және серотонергиялық деп аталатын меланин пигменттелген жасушалар кіреді. ААДК-ға иммунореактивті дофаминергиялық жасушалардың айқын локализациясы қара денеде, вентральды тегментальді аймақта және мезенцефальды ретикуларлық формацияда байқалады. Жануарлар моделіндегі бұрынғы есептерден айырмашылығы, адам миында аминергиялық емес (D жасушалары) кездесуі екіталай.

Генетика

Ферментті кодтайтын ген DDC деп аталады және адамдарда 7-хромосомада орналасқан. Ол 480 аминқышқылынан тұратын белокты кодтайтын 15 экзоннан тұрады. Бір нуклеотидтік полиморфизмдер және басқа да гендік өзгерістер нейропсихиатриялық аурулармен байланысты зерттелді, мысалы, биполярлық бұзылыстар мен аутизммен байланысты 1-экзонда 601-де бір базалық жұптың жойылуы және 722–725-те төрт базалық жұптың жойылуы. Гендік өзгерістер мен аутизмнің арасында тікелей байланыс табылмады. DDC-нің 50-ден астам мутациясы AADC жетіспеушілігімен байланысты. Бұл жағдай Азияда ең көп таралған, бұл негізін қалаушы әсеріне байланысты болуы мүмкін. AADC ферментінің әртүрлі формаларына әкелетін альтернативті тігілу оқиғалары мен промоторлары байқалды. Белгілі бір промоторларды ерекше пайдалану тек бірінші экзонның транскрипциясына әкеледі, нәтижесінде қосымша нейрондық изоформа түзіледі, ал 3-экзонның тігілуі ферменттік активтілігі жоқ өнімге әкеледі. Шошқа үлгілерін талдау арқылы 5-экзонды және 5- және 6-экзондарды алып тастау нәтижесінде пайда болған екі AADC изоформасы анықталды, олар декарбоксилдеу доменінің бір бөлігін жоғалтады.