Кіріспе
Эпоксидтер бар қосылыстарды метаболиз ететін фермент. Эпоксид гидролазалары (ЭГ), сондай-ақ эпоксид гидратазалары деп те аталады, эпоксид қалдықтарын қамтитын қосылыстарды метаболиздейтін ферменттер; олар осы қалдықты эпоксидтер гидролизі реакциясы арқылы екі гидроксил қалдығына айналдырып, диол өнімдерін түзетін болады. Көптеген ферменттер ЭГ белсенділігіне ие. Микросомалық эпоксид гидролазасы (эпоксид гидролазы 1, EH1 немесе mEH), ерігіш эпоксид гидролазасы (sEH, эпоксид гидролазы 2, EH2 немесе цитоплазмалық эпоксид гидролазасы) және жақында ғана ашылған, бірақ әлі толыққанды анықталмаған эпоксид гидролазы 3 (EH3) және эпоксид гидролазы 4 (EH4) құрылымдық жағынан жақын изоферменттер болып табылады. Эпоксид гидролаза белсенділігі бар басқа ферменттерге лейкотриен А4 гидролазасы, холестерин 5,6 оксид гидролазасы, MEST (гені) (Peg1/MEST) және гепоксилин эпоксид гидролазасы жатады. Гидролаздардың айырмашылығы субстраттарға қатысты таңдаулылығында және осыған тікелей байланысты функцияларында көрінеді.
Epoxide hydrolases (EHs), also known as epoxide hydratases, are enzymes that metabolize compounds that contain an epoxide residue; they convert this residue to two hydroxyl residues through an epoxide hydrolysis reaction to form diol products. Several enzymes possess EH activity. Microsomal epoxide hydrolase (epoxide hydrolase 1, EH1, or mEH), soluble epoxide hydrolase (sEH, epoxide hydrolase 2, EH2, or cytoplasmic epoxide hydrolase), and the more recently discovered but not as yet well defined functionally, epoxide hydrolase 3 (EH3) and epoxide hydrolase 4 (EH4) are structurally closely related isozymes. Other enzymes with epoxide hydrolase activity include leukotriene A4 hydrolase, Cholesterol 5,6 oxide hydrolase, MEST (gene) (Peg1/MEST), and Hepoxilin epoxide hydrolase. The hydrolases are distinguished from each other by their substrate preferences and, directly related to this, their functions.
mEH (EH1), sEH (EH2), EH3 және EH4 изофермалары
Адамдар төрт эпоксид гидролаза изоэнзимін жасайды: mEH, sEH, EH3 және EH4. Бұл изоэнзимдердің (mEH және sEH белгілі, EH3 және EH4 болжамды) ортақ құрылымы бар, оның ішінде альфа/бета гидролаза жиырылысы және ортақ реакция механизмі бар. Олар эпоксидтерге су қосып, цис-цис (цис-транс изомеризміне қараңыз; эпоксид#Олефин (алкен) органикалық пероксидтер мен металл катализаторларын қолданып тотығуға қараңыз) диол туындыларын түзетін осы механизм арқылы жұмыс істейді. Дегенмен, олардың жасуша ішіндегі орналасуы, субстратқа қалаулылығы, тіндердегі экспрессиясы және/немесе атқаратын қызметі әртүрлі.
mEH
mEH сүтқоректілердің дерлік барлық жасушаларында эндоплазмалық торға байланған (яғни микросомалық байланған) фермент ретінде, цитоплазмаға қаратылған C-терминалды каталитикалық доменімен кеңінен экспрессияланады; бірақ кейбір тіндерде mEH жасуша бетіндегі плазмалық мембранаға байланған, оның каталитикалық домені клеткадан тыс кеңістікке қаратылған. mEH-ның негізгі функциясы – потенциалды улы ксенобиотиктер мен эпоксид қалдықтары бар басқа да қосылыстарды (әдетте цитохром P450 ферменттері арқылы эпоксидтерге бастапқы метаболизм нәтижесінде пайда болатын) диолдарға түрлендіру. Эпоксидтер – жоғары реактивті электрофильді қосылыстар, олар ДНК және белоктармен аддукттарды құрастырады, сондай-ақ ДНК-да жіп үзілуіне себеп болады; салдарынан, эпоксидтер гендік мутацияларды, қатерлі ісіктерді және маңызды белоктардың белсенділігін жоғалтуға әкелуі мүмкін. mEH сонымен қатар эпоксиэкозатриен қышқылдары (EET) сияқты полиқанықпаған май қышқылдарының кейбір эпоксидтерін де метаболизмдейді, бірақ бұл қызметі sEH-қа қарағанда әлдеқайда төмен; сондықтан mEH, sEH-қа қарағанда, осы жасуша сигналдау молекулаларының биоактивтілігін шектеуде аз рөл атқарады (қараңыз, микросомалық эпоксид гидролаза). Дегенмен, sEH линоль қышқылының эпоксидтерін, атап айтқанда, верноль қышқылы (лейкотоксиндер) және коронар қышқылын (изолейкотоксиндер) олардың сәйкес диолдарына метаболизмдейді, олар жануарлар моделінде және мүмкін адамдарда өте улы (қараңыз, Верноль қышқылы#улылығы, Коронар қышқылы#улылығы және ерітілетін эпоксид гидролаза). sEH гепоксилин эпоксид гидролаза активтілігіне де ие, биоактивті гепоксилиндерді олардың белсенді емес триоксилин өнімдеріне түрлендіреді (төмендегі "Гепоксилин эпоксид гидролаза" бөлімін қараңыз).
EH3
Адамның EH3 – эпоксиэкозатриено қышқылдарын (EET) және верноль қышқылдарын (лейкотоксиндерді) тиісінше диолдарына метаболиздейтін эпокси гидролаза активтілігіне ие, жақында сипатталған белок; осы қабілеттері арқасында ол EET-тің жасушалық сигнал беру активтілігін шектеуге және лейкотоксиндердің уыттылығына үлес қосуға мүмкіндік береді. EH3-қа арналған mRNA егеуқұйрықтардың өкпе, тері және жоғарғы асқазан-ішек жолы тіндерінде ең жоғары деңгейде экспрессияланады. EH3 генінің промоторындағы ұқсас CpG гиперметилденуі басқа да қатерлі ісіктерде расталған. Бұл промотордың метилирлену үлгісі әлі расталмаған, бірақ адамның қатерлі меланомасында да анықталды.
EH4
EH4, EPHX4 гені аминқышқылдық тізбегі мен құрылымы жағынан mEH, sEH және EH3-ке өте жақын эпоксид гидролазаны кодтауы күтілуде.
Холестерол-5,6-оксид гидролазы
(Холестерин эпоксид гидролазасы немесе ChEH) әртүрлі жасуша түрлерінің эндоплазмалық торларында және аздаған дәрежеде плазмалық мембранасында орналасқан, бірақ ең жоғары деңгейде бауырда экспрессияланады. Фермент холестериннің белгілі бір 3-гидроксил 5,6-эпоксидтерін 3,5,6-тригидрокси өнімдеріне (қараңыз Холестерин 5,6 оксид гидролазасы) түрлендіруді катализдейді. ChEH-ның функциясы белгісіз.
Гепоксилин-эпоксид гидролазы
Гепоксилин эпоксид гидролазасы немесе гепоксилин гидролазасы қазіргі уақытта арахидон қышқылының биологиялық белсенді моногидроксиэпоксидті метаболиттері – гепоксилин А3 және гепоксилин В3-ті негізінен белсенділігі жоқ тригидрокси өнімдеріне, триоксилиндерге айналдыратын ферменттік белсенділік ретінде ең жақсы анықталған. Яғни, гепоксилин А3 (8-гидрокси 11,12-оксидо 5Z,9E,14Z эйкозатриен қышқылы) триоксилин А3 (8,11,12-тригидрокси 5Z,9E,14Z эйкозатриен қышқылы) және гепоксилин В3 (10-гидрокси 11,12-оксидо 5Z,8Z,14Z эйкозатриен қышқылы) триоксилин В3 (10,11,12-тригидрокси 5Z,8Z,14Z эйкозатриен қышқылы) болып метаболизмделеді. Дегенмен, бұл белсенділік тазаланған белок немесе ген деңгейінде сипатталған жоқ.
Микобактериялық туберкулез
Туберкулезді қоздыратын микобактерия кем дегенде алты түрлі эпоксид гидролазаны (A-дан F формаларына дейін) өндіреді. Эпоксид гидролаза B-ның құрылымы ферменттің мономер екенін және альфа/бета гидролаза бүктемесіне ие екенін көрсетеді. Бұл гидролаза ферменттік механизм туралы түсінік берумен қатар, қазіргі уақытта қуатты ингибиторларды рационалды түрде жобалау үшін платформа ретінде қызмет етеді. Атап айтқанда, мочевина негізіндегі ингибиторлар жасалған. Бұл ингибиторлар тікелей каталитикалық қуысқа бағытталған. Эпоксид гидролаза B-ның құрылымы, егер олар ұқсас альфа/бета бүктемесіне ие болса, басқа барлық Mycobacterium tuberculosis гидролаздарын тежеуге мүмкіндік береді деп болжанады. Гидролаза B құрылымында гидролазаның белсенді ортасын реттейтін қақпақ домені бар.