Кіріспе

Липоксигеназалар (LOX) - (гем емес) темір құрамында ферменттер, атап айтқанда окистендіруші ферменттер, олардың көпшілігі цис, цис 1,4 пентадиенді құрайтын липидтердегі көп қанықпаған май қышқылдарының диоксигендеуін катализациялайды. Липоксигеназалар бір-бірімен ұқсас генетикалық құрылымы мен диоксигендеу белсенділігі негізінде туыс. Алайда, бір липоксигеназа, ALOXE3, липоксигеназаның генетикалық құрылымына ие болғанымен, диоксигендеу белсенділігі салыстырмалы түрде аз; оның негізгі қызметі гидропероксилік қанықпаған май қышқылдарының 1,5-эпоксидтік, гидроксилдік туындыларына айналуын катализдейтін изомераза ретінде көрінеді. Липоксигеназалар эукариоттарда (өсімдіктер, саңырауқұлақтар, жануарлар, протестер) кездеседі; жер бетіндегі тіршіліктің үшінші доманы, археялар, липоксигеназаларға аздап (~ 20%) аминқышқылдар реттілігімен ұқсас ақуыздарға ие болса, бұл ақуыздарда темірге байлау қалдықтары жоқ, сондықтан липоксигеназа белсенділігі жоқ деп болжанады.

Биологиялық қызметі және жіктелуі

Бұл ферменттер өсімдіктерде жиі кездеседі, олар өсімдік физиологиясының көптеген аспектілеріне, соның ішінде өсім мен дамуға, зиянкестерге төзімділікке және қартаюға немесе жарақаттануға жауап беруге қатысы болуы мүмкін. Сүтқоректілерде липоксигеназалардың бірнеше изоэнзимі эикозаноидтардың (мысалы, простагландиндар, лейкотриендер және классикалық емес эикозаноидтар) метаболизміне қатысады. Келесі липоксигеназалар бойынша реттілік деректері бар:

Өсімдік липоксигеназалары

Өсімдіктер әр түрлі цитозольді липоксигеназаларды (;), сондай-ақ хлоропласт изоферментін экспрессиялайды. Өсімдік липоксигеназалары гидропероксид лизаларымен бірге көптеген хош иісті және басқа да сигналды қосылыстарды жасайды. Мысалы, жаңа кесілген шөптің иісі.

Адамдағы липоксигеназалар

10q11.2 хромосомасында орналасқан 5 LOX (ALOX5) кодтайтын генді қоспағанда, барлық алты адам LOX гендері 17. p13 хромосомасында орналасқан және 662711 амин қышқылдарынан тұратын 7581 килодальтондық бір тізбекті ақуызды кодтайды. сүтқоректілердің LOX гендері 14 (ALOX5, ALOX12, ALOX15, ALOX15B) немесе 15 (ALOX12B, ALOXE3) эксонды қамтиды, эксон/интрондар шекарасы өте сақталған орындарда. Адамның 6 липоксигеназасы және олардың кейбір негізгі өнімдері, сондай-ақ олардың генетикалық аурулармен байланысы мынадай: Арахидонат 5 липоксигеназа (ALOX5) (; ), сонымен қатар 5 липоксигеназа, 5 LOX және 5 LO деп аталады. Негізгі өнімдері: арахидон қышқылын 5 гидропероксиэикостетреоикалық қышқылға (5 HpETE) айналдырады, ол 1) 5 гидроксиикозатетраеноикалық қышқылға (5 HETE) және одан кейін 5 оксоэикозатетраеноикалық қышқылға (5 оксо ETE) айналады, 2) лейкотриен А4 (LTA4), ол кейін лейкотриен B4 (LTB4) немесе лейкотриен C4 (LTC4) болып айналуы мүмкін (LTC4 одан әрі лейкотриен D4 [LTD4] және одан кейін лейкотриен E4 [LTE4] метаболизбен айналуы мүмкін) немесе 3) ALOX15-пен қатар әрекет етіп, арнайы прорезолюциялық медиаторларға, липоксиндер А4 және В4 дейін айналады. ALOX5 сонымен қатар 5 қос байланысты (яғни 5 HEPE, 5 oxo EPE, LTB5, LTC5, LTD5 және LTE5) құрайтын метаболиттер жиынтығына, арахидон қышқылының 4 қос байланысты метаболиттерінен айырмашылығы, эикозапентаеной қышқылын метаболиттер жиынтығына метаболизмге айналдырады. Фермент басқа липоксигеназа, циклооксигеназа немесе цитохром P450 ферменттерімен қатар әрекет еткенде, эикозапентаеной қышқылының Е сериялы резюльвиндерге (қараңыз) және доксогексаеной қышқылының D сериялы резюльвиндерге (қараңыз) метаболизміне ықпал етеді. Бұл резюльвиндар сондай-ақ арнайы резюльвируші медиаторлар ретінде жіктеледі. Арахидонат 12 липоксигеназа (ALOX12) (; ), 12 липоксигеназа, тромбоциттік типтегі тромбоциттік липоксигеназа (немесе 12 липоксигеназа, тромбоциттік тип) 12 LOX және 12 LO деп те аталады. Ол арахидон қышқылын 12 гидропероксийоксатетреоид қышқылына (12 HpETE) метаболизмге айналдырады, ол одан әрі 12 гидроксииоксатетреоид қышқылына (12 HETE) немесе әртүрлі гепоксилиндерге (сонымен қатар 12 гидроксииоксатетреоид қышқылын қараңыз) метаболизмге айналады. Арахидонат 15- липоксигеназа 1 (ALOX15) (; ), сонымен қатар 15 липоксигеназа 1, эритроциттік типтегі 15 липоксигеназа (немесе 15 липоксигеназа, эритроциттік тип), ретикулоциттік типтегі 15 липоксигеназа (немесе 15 липоксигеназа, ретикулоциттік тип), 15 LO 1 және 15 LOX 1 деп аталады. Ол арахидон қышқылын негізінен 1) 15 гидропероксиеокатетреноин қышқылына (15 HpETE) метаболизмге айналдырады, ол одан әрі 15 гидроксиикозатетреноин қышқылына (15 HETE) метаболизмге айналады, сонымен қатар 2) 12 гидроксиикозатетреноин қышқылына (12 HpETE) одан әрі 12 гидроксиикозатетреноин қышқылына және мүмкін гепоксилиндерге метаболизмге айналады. ALOX15 линол қышқылын арахидон қышқылына қарағанда артық көреді, линол қышқылын 12 гидропероксиоктадекаеной қышқылына (13 HpODE) метаболизмге айналдырады, ол одан әрі 13 гидроксиоктадекадиеной қышқылына (13 HODE) метаболизмге айналады. ALOX15 липопротеиндердегі фосфолипидтерге және/ немесе холестеринге, яғни холестерин эфирлеріне этерияланған көп қанықпаған май қышқылдарын метаболизмге айналдыра алады. Бұл қасиет, арахидон қышқылын 12 HpETE және 15 HpETE метаболизінде екі түрлі ерекшелігімен бірге, тышқанның Alox15-мен ұқсас және екі ферментті де 12/15 липоксигеназа деп атауға әкелді. Арахидонат 15- липоксигеназа II (ALOX15B) типті, сонымен қатар 15 липоксигеназа 2, 15 LOX 2 және 15 LOX 2 деп аталады. Ол арахидон қышқылын 15 гидропероксиэикозатетраеной (15 HpETE) қышқылына метаболизмге айналдырады, ол одан әрі 15 гидроксиэикозатетраеной қышқылына метаболизмге айналады. ALOX15B арахидон қышқылын 12 гидропероксеиокозатетраеной қышқылына (12 (HpETE)) метаболизмге аз немесе мүлдем алмастыра алмайды және линоль қышқылын 13 гидропероксиоктадекаеной қышқылына (13 HpODE) метаболизмге өте аз қабілетті. Арахидонат 12 липоксигеназа, 12R түрі (ALOX12B), сондай- ақ 12R липоксигеназа, 12R LOX және 12R LO деп аталады. Ол арахидоникалық қышқылды 12R гидроксиэикозатетраеной қышқылына метаболизмге айналдырады, бірақ бұл тек төмен каталитикалық белсенділікпен ғана жүзеге асырылады; оның физиологиялық жағынан ең маңызды субстраты - өте ұзақ тізбекті (16 34 көміртегі) омега гидроксил май қышқылы бар сфингозин, ол карбокси аяғында сфингозиннің sn 2 азотпен амидтік байланыста және омега гидроксил аяғында линол қышқылына эфирлендірілген. Тері эпидермалық жасушаларында ALOX12B осы омега гидроксиацил сфингозин (EOS) - дегі линолеатты 9R ...

3D құрылым

Липоксигеназаның бірнеше құрылымдары бар, соның ішінде: соя липоксигеназасы L1 және L3, коралл 8 липоксигеназасы, адам 5 липоксигеназасы, қоян 15 липоксигеназасы және шошқа лейкоциттері 12 липоксигеназасы каталитикалық домені. Белдік шағын N терминалды PLAT доменінен және белсенді сайтты қамтитын ірі C терминалды каталитикалық доменнен тұрады (Pfam деректер қорын қараңыз). Өсімдіктердегі де, сүтқоректілердегі де ферменттерде N терминалды доменде сегіз сақиналы антипаралельді β баррелі бар, бірақ соя липоксигеназаларында бұл домен қоян ферментінен әлдеқайда үлкен. Өсімдік липоксигеназалары ферменттік жолмен екі фрагментке бөлінуі мүмкін, олар фермент белсенді болып қала берген кезде тығыз байланыста болады; екі доменнің бөлінуі каталитикалық белсенділіктің жоғалуына әкеледі. C терминалды (каталистік) домен 18 22 спиральдан және бір (қоян ферментінде) немесе екі (соя ферментінде) антипаралельді β табақтардан тұрады.

Белсенді сайт

Липоксигеназалардағы темір атомы төрт лигандпен байланысады, олардың үшеуі гистидин қалдықтары. Барлық липоксигеназа тізбектерінде алты гистидин сақталады, олардың бесеуі 40 амин қышқылының бір бөлігінде топталған кездеседі. Бұл аймақта цинк лигандының үшінің екеуі бар; басқа гистидиндар липоксигеназалардың белсенділігі үшін маңызды екені дәлелденді. Екі ұзын орталық спираль белсенді сайтта қиылысады; екі спиральда да белсенді сайттың теміріне үш гистидин (His) лигандын беретін π спиральдің ішкі созылулары бар. Соя липоксигеназасының 1 негізгі доменіндегі екі қуыс (I және II қуыстар) бетінен белсенді орынға дейін созылады. I түтік тәрізді қуыс диоксиген арнасы ретінде жұмыс істей алады; II ұзын тар қуыс - бұл субстрат қалтасы. Емшектердегі энзимдердің ең кішкентайы тек бір аяқ киім пішінді қуысы бар (ІІ қуыс). Соя липоксигеназасы 3 ферментте темірден β-барель мен каталитикалық домендердің арасына дейін жүретін үшінші қуыс бар. ІІІ қуысы, темір орны және ІІ қуысы ақуыз молекуласының бойымен үздіксіз өтуін құрайды. Белсенді темірдің Nε үш сақталған His қалдықтары мен C-терминал карбоксил тобының бір оттегімен үйлестіріледі. Сонымен қатар, соя ферменттерінде аспарагиннің бүйірлік тізбектегі оттегі темірмен әлсіз байланыста болады. Қоян липоксигеназасында бұл Asn қалдықты His алмастырады, ол Nδ атомы арқылы темірді үйлестіреді. Осылайша, темірдің координациялық саны бес немесе алты, ал гидроксилдік немесе су лиганды гексакоординат темірге тең. Липоксигеназаның белсенді орны туралы мәліметтер шошқалар лейкоциттерінің 12 липоксигеназа каталитикалық домен кешенінің құрылымында анықталды. Бұл арна көп есептеулерсіз арахидон қышқылын қабылдай алады, липоксигеназа реакциясы үшін субстратты байлау детальдарын анықтайды. Сонымен қатар, субстратты байлау арнасын қиып, ақуыздың бетіне дейін созылған ықтимал кіру арнасын оттегі жолы үшін есептеуге болады.