Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
ГУЛОНОЛАКТОН ОКСИДАЗА (EC 1.1.3.8) – С витаминінің синтезіне қатысатын фермент. Ол егешқұйрықтар мен тышқандарда экспрессияланады, бірақ гаплорриндерде (приматтардың ішкі тобы, адамдарды қоса), кейбір жартарғанаттарда және теңіз шошқаларында функционалды емес. Ол L-гулоно 1,4-лактонның оттегімен L-ксилогекс-3-гулонолактон (2-кетогулоно γ-лактон) және сутек пероксидін түзетін реакциясын катализдейді. Ол FAD кофакторын пайдаланады. L-ксилогекс-3-гулонолактон ферменттік әрекетсіз спонтанды түрде аскорбин қышқылына айналады. Егешқұйрықтағы L-гулонолактоноксидазаның құрылымы осы ферменттің ерекшеліктерін анықтауға көмектеседі.
Enzyme involved in the synthesis of vitamin C
DISPLAYTITLE:L gulonolactone oxidase
L Gulonolactone oxidase (EC 1.1.3.8) is an enzyme that produces vitamin C. Its expressed in mice and rats, but is non functional in Haplorrhini (a suborder of primates, including humans), in some bats, and in guinea pigs. It catalyzes the reaction of L gulono 1,4 lactone with oxygen to form L xylo hex 3 gulonolactone (2 keto gulono γ lactone) and hydrogen peroxide. It uses FAD as a cofactor. The L xylo hex 3 gulonolactone then converts to ascorbic acid spontaneously, without enzymatic action. The structure of L gulonolactone oxidase in rats helps identify characteristics of this enzyme.
Гулонолактон оксидазаның жетіспеушілігі
Функционалды емес гулонолактоноксидаза псевдогені (GULOP) адам хромосомасы 8p21-ге локализацияланды, ол шошқа хромосомасы 4 (SSC4) немесе 14 (SSC14) эволюциялық сақталған сегментімен сәйкес келеді. GULO аскорбин қышқылының прекурсорын синтездейді, ол спонтанды түрде витаминге айналады. L гулонолактоноксидазаны (GULO) кодтайтын геннің активтілігін жоғалту бірнеше түрлер эволюциясы барысында тәуелсіз түрде жүрді. GULO активтілігі кейбір жабырқақтар (bats) түрлерінде жоғалған, ал басқалары сақтап қалған. Бұл ферменттік активтіліктің жоғалуы теңіз шошқаларының витамин С-ны ферменттік жолмен синтездеуге қабілетсіздігіне себепті болады. Бұл екі оқиға да приматтардың гаплоррин субтармағындағы жоғалудан (адамдарды қоса) тәуелсіз болды. Көптеген мутациялармен жұмыс істемейтін бұл геннің қалдығы теңіз шошқалары мен адамдар геномында әлі де кездеседі. GULO активтілігі жоқ жабырқақтарда геннің қалдықтары бар-жоғы белгісіз. GULO функциясы бірнеше рет жоғалған, және мүмкін, кейбір passerine құстарында қайтадан пайда болған, онда витамин С синтездеу қабілеті түрлер арасында өзгереді. Приматтарда GULO активтілігінің жоғалуы шамамен 63 миллион жыл бұрын болды, Haplorhini (ферменттік активтілігін жоғалтқан) және Strepsirrhini (сақтап қалған) субтармақтарына бөлінген кезде. Ферменттік жолмен витамин С синтездеуге қабілетсіз гаплоррин ("қарапайым мұрынды") приматтарына тарсиерлер және симиандар (қоңыздар, маймылдар және адамдар) жатады. Стрепсиррин ("қисайған мұрынды" немесе "ылғал мұрынды") приматтары, әлі де витамин С-ны ферменттік жолмен синтездеуге қабілетті, оларға лорилер, галаголар, потолар және белгілі бір дәрежеде лемурлар кіреді. L гулонолактоноксидаза жетіспеушілігі "гипоаскорбиемия" деп аталады және OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) оны "жалпыға ортақ туа біткен метаболизмнің бұзылысы" деп сипаттайды, себебі ол барлық адамдарға әсер етеді. Басқа приматтардың тұтынатын аскорбин қышқылының мөлшері мен адамдар үшін ұсынылған "қалыпты мөлшерлердің" арасында үлкен айырмашылық бар. Аскорбат тапшылығының айқын патологиялық түрінде, әсері цинга ретінде көрінеді.
The non functional gulonolactone oxidase pseudogene (GULOP) was mapped to human chromosome 8p21, which corresponds to an evolutionarily conserved segment on either porcine chromosome 4 (SSC4) or 14 (SSC14). GULO produces the precursor to ascorbic acid, which spontaneously converts to the vitamin itself. The loss of activity of the gene encoding L gulonolactone oxidase (GULO) has occurred separately in the history of several species. GULO activity has been lost in some species of bats, but others retain it. The loss of this enzyme activity is responsible for the inability of guinea pigs to enzymatically synthesize vitamin C. Both these events happened independently of the loss in the haplorrhine suborder of primates, which includes humans. The remnant of this non functional gene with many mutations is still present in the genomes of guinea pigs and humans. It is unknown if remains of the gene exist in the bats who lack GULO activity. The function of GULO appears to have been lost several times, and possibly re acquired, in several lines of passerine birds, where ability to make vitamin C varies from species to species. Loss of GULO activity in the primate order occurred about 63 million years ago, at about the time it split into the suborders Haplorhini (which lost the enzyme activity) and Strepsirrhini (which retained it). The haplorhine ("simple nosed") primates, which cannot make vitamin C enzymatically, include the tarsiers and the simians (apes, monkeys and humans). The strepsirrhine ("bent nosed" or "wet nosed") primates, which can still make vitamin C enzymatically, include lorises, galagos, pottos, and, to some extent, lemurs. L Gulonolactone oxidase deficiency has been called "hypoascorbemia" and is described by OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) as "a public inborn error of metabolism", as it affects all humans. There exists a wide discrepancy between the amounts of ascorbic acid other primates consume and what are recommended as "reference intakes" for humans. In its patently pathological form, the effects of ascorbate deficiency are manifested as scurvy.
Жоғалтудың салдары
Приматтарда ГУЛО генінің жоғалуынан кейін қандай да бір деңгейде бейімделу орын алған болуы мүмкін. Эритроциттердегі Glut1 және стоматин көмегімен дегидроаскорбин қышқылының сіңуі – глюкозадан аскорбин қышқылын синтездеу қабілетін жоғалтқан адамдар мен басқа да сирек кездесетін сүтқоректілерге тән ерекше қасиет. GLUT тасымалдаушылары мен стоматин адам жасушаларының және тіндерінің көптеген түрлерінде кең таралғандықтан, эритроциттерден басқа адам жасушаларында да ұқсас өзара әрекеттесулер болуы мүмкін. Линус Паулинг эндогендік аскорбат өндірісінің жоғалуынан кейін, аскорбатты синтездеу қабілетін жоғалтқан түрлерде Lp(a) плазмасының деңгейінің жоғарылау жиілігінің артуын ескере отырып, apo(a) және Lp(a) эволюциямен үлкен қолдауға ие болды, олар аскорбаттың орнын басатын рөл атқарды. Сонымен қатар, GULO генінің жоғалуынан кейін D витаминімен CAMP генінің экспрессиясын реттеуге қабілеттілік тек приматтарға тән. Джонсон және авторлар GULOP псевдогенінің мутациясы, нәтижесінде GULO өндірілімінің тоқтауы, ертедегі приматтарға пайдалы болуы мүмкін деп болжады, себебі бұл күріш қышқылының деңгейін арттырып, фруктозаның салмақ алу мен май жинақтаруға тигізетін әсерін күшейтті. Азық-түлік жетіспеушілігі кезінде бұл мутанттарға тірі қалуда артықшылық берді.
It is likely that some level of adaptation occurred after the loss of the GULO gene by primates. Erythrocyte Glut1 and associated dehydroascorbic acid uptake modulated by stomatin switch are unique traits of humans and the few other mammals that have lost the ability to synthesize ascorbic acid from glucose. As GLUT transporters and stomatin are ubiquitously distributed in different human cell types and tissues, similar interactions may occur in human cells other than erythrocytes. Linus Pauling observed that after the loss of endogenous ascorbate production, apo(a) and Lp(a) were greatly favored by evolution, acting as ascorbate surrogate, since the frequency of occurrence of elevated Lp(a) plasma levels in species that had lost the ability to synthesize ascorbate is great. Also, only primates share regulation of CAMP gene expression by vitamin D, which occurred after the loss of GULO gene. Johnson et al. have hypothesized that the mutation of the GULOP pseudogene so that it stopped producing GULO may have been of benefit to early primates by increasing uric acid levels and enhancing fructose effects on weight gain and fat accumulation. With a shortage of food supplies this gave mutants a survival advantage.
Жануарлар үлгілері
Адам ауруларын зерттеуде шағын зертханалық жануарлардың моделі пайдалы болды. Дегенмен, GULO генін қамтитын жануарлар моделінің тіндерінде әдетте аскорбин қышқылының деңгейі жоғары болады, сондықтан экзогенді С витамині оларға аз әсер етеді. Бұл, приматтар және осы гені жоқ басқа жануарлардың эндогенді тотығу-тотықсыздану жүйелерін зерттеу үшін маңызды кедергі болып табылады. Теңіз шошқалары (Guinea pigs) адам моделі ретінде танымал. Олар 20 миллион жыл бұрын GULO-ны жасау қабілетін жоғалтты. GULO–/– егеуқұйрықтары (mice) адам моделі ретінде көптеген келесі зерттеулерде қолданылды. Әртүрлі жануар түрлерінде жоғалған ферменттік функцияны қайта жандандыру бойынша сәтті әрекеттер жасалды. Сондай-ақ, GULO-ның әртүрлі мутанттары анықталды.
Studies of human diseases have benefited from the availability of small laboratory animal models. However, the tissues of animal models with a GULO gene generally have high levels of ascorbic acid and so are often only slightly influenced by exogenous vitamin C. This is a major handicap for studies involving the endogenous redox systems of primates and other animals that lack this gene. Guinea pigs are a popular human model. They lost the ability to make GULO 20 million years ago. GULO–/– mice have been used as a human model in multiple subsequent studies. There have been successful attempts to activate lost enzymatic function in different animal species. Various GULO mutants were also identified.
Өсімдік үлгілері
Өсімдіктерде С витаминінің бүкіл өсімдік морфологиясын, жасуша құрылымын және өсімдік дамуын реттеудегі рөлі, Арабидопсис талиана, картоп, темекі, қызанақ және күріштің С витаминіне төзімсіз мутанттарын зерттеу арқылы нақты дәлелденді. А. талианада инозитол оксигеназасы мен гулоно 1,4 лактоноксидазасын жоғары деңгейде экспрессиялау С витаминінің мөлшерін арттырып, биомассаның өсуіне және абиотикалық стресске төзімділіктің күшеюіне ықпал етеді.
In plants, the importance of vitamin C in regulating whole plant morphology, cell structure, and plant development has been clearly established via characterization of low vitamin C mutants of Arabidopsis thaliana, potato, tobacco, tomato, and rice. Elevating vitamin C content by overexpressing inositol oxygenase and gulono 1,4 lactone oxidase in A. thaliana leads to enhanced biomass and tolerance to abiotic stresses.
Есірткідегі L- гулонолактоноксидаза
L гулонолактоноксидаза (GULO) – аскорбин қышқылының, яғни С витаминінің өндірісін катализдеуге көмектесетін фермент. Адамдар мен теңіз шошқалары сияқты сүтқоректілер бұл генді белгілі бір экзондағы көптеген мутациялардың нәтижесінде өрнектемейді. Бұл мутациялар нуклеотидтердің алмасуымен байланысты. Тышқандар – нақты ген транскриптісі арқылы L гулонолактоноксидазаны өрнектететін түр. Геннің ақуызды кодтайтын аймағы 645 негіз жұбынан тұрады, оның сегіз экзоны және жеті интроны бар. Тышқанның GULO-сы N-терминальды бөлігінде флавин аденин динуклеотиді протездік доменіне ие екені анықталды. Бұл альдонолактон оксидоредуктазаларының барлығы С витаминінің синтезінің кейбір түрлеріне қатысады, ал кейбіреулері (GULO және ALO-ны қоса) басқа мүшелердің субстраттарын қабылдай алады.
L gulonolactone oxidase (GULO) is an enzyme that helps catalyze the production of ascorbic acid aka vitamin C. Mammals such as humans and guinea pigs do not express this gene due to multiple mutations in a specific exon. These mutations correlate to nucleotide substitution. Rats are a species that do express L gulonolactone oxidase with a specific gene transcript. The protein coding region of the gene 645 base pairs long, with eight exons and seven introns. It has been determined that rat GULO has a prosthetic domain in the N terminus, flavian adenine dinucleotide. All these aldonolactone oxidoreductases play a role in some form of vitamin C synthesis, and some (including GULO and ALO) accept substrates of other members.