Введение

Фермент, который метаболизирует соединения, содержащие эпоксиды.

Эпоксидные гидролазы (ЭГ), также известные как эпоксидные гидратазы, – это ферменты, которые метаболизируют соединения, содержащие эпоксидный фрагмент; они превращают этот фрагмент в два гидроксильных фрагмента посредством реакции гидролиза эпоксида с образованием диольных продуктов. Ряд ферментов обладает активностью ЭГ. Микросомальная эпоксид-гидролаза (эпоксид-гидролаза 1, EH1 или mEH), растворимая эпоксид-гидролаза (sEH, эпоксид-гидролаза 2, EH2 или цитоплазматическая эпоксид-гидролаза), а также недавно обнаруженные, но пока недостаточно изученные в функциональном отношении эпоксид-гидролаза 3 (EH3) и эпоксид-гидролаза 4 (EH4) являются структурно близкими изоферментами. К другим ферментам с эпоксид-гидролазной активностью относятся лейкотриен-А4 гидролаза, холестерин-5,6-оксид-гидролаза, MEST (ген) (Peg1/MEST) и гепоксилин-эпоксид-гидролаза. Гидролазы различаются по специфичности к субстратам и, как следствие, по функциям.

Изофермы mEH (EH1), sEH (EH2), EH3 и EH4

Человек экспрессирует четыре изоэнзима эпоксидных гидролаз: mEH, sEH, EH3 и EH4. Известно (для mEH и sEH) или предполагается (для EH3 и EH4), что эти изоэнзимы имеют общую структуру, включающую альфа/бета-гидролазный мотив и общий механизм реакции, при котором они присоединяют воду к эпоксидам, образуя цис-вицинальные диолы (см. (цис-транс изомерия); см. (эпоксид#окисление олефинов (алкенов) органическими пероксидами и металлическими катализаторами)). Однако они различаются по субклеточному расположению, специфичности к субстратам, экспрессии в тканях и/или функции.

mEH

mEH широко экспрессируется практически во всех клетках млекопитающих как фермент, связанный с эндоплазматическим ретикулумом (то есть с микросомами), с его C-концевым каталитическим доменом, обращенным к цитоплазме; однако, в некоторых тканях mEH был обнаружен связанным с плазменной мембраной клетки, с каталитическим доменом, обращенным во внеклеточное пространство. Основная функция mEH заключается в преобразовании потенциально токсичных ксенобиотиков и других соединений, содержащих эпоксидные группы (что часто обусловлено их первоначальным метаболизмом ферментами цитохрома P450 в эпоксиды), в диолы. Эпоксиды – это высокореактивные электрофильные соединения, которые образуют аддукты с ДНК и белками, а также вызывают разрывы цепей ДНК; в результате эпоксиды могут вызывать мутации генов, рак и инактивацию важных белков. mEH также метаболизирует определенные эпоксиды полиненасыщенных жирных кислот, такие как эпоксиэикозатриеновые кислоты (EET), но его активность в этом отношении значительно ниже, чем у sEH; следовательно, mEH может играть незначительную роль по сравнению с sEH в ограничении биоактивности этих клеточных сигнальных соединений (см. микросомальную эпоксидгидролазу). Однако sEH также метаболизирует эпоксиды линолевой кислоты, а именно верноловую кислоту (лейкотоксины) и коронарные кислоты (изолейкотоксины), в соответствующие диолы, которые обладают высокой токсичностью в моделях на животных и, возможно, у человека (см. Верноловая кислота # токсичность, Коронарная кислота # токсичность и растворимая эпоксидгидролаза). sEH также обладает активностью гепоксилин-эпоксидгидролазы, преобразуя биоактивные гепоксилины в их неактивные триоксилин-продукты (см. ниже раздел "Гепоксилин-эпоксидгидролаза").

EH3

Человеческий EH3 — это недавно идентифицированный белок с активностью эпоксигидролазы, метаболизирующий эпоксиэикозатриеновые кислоты (ЭЭК) и верноловые кислоты (лейкотоксины) до соответствующих диолов; таким образом, он может ограничивать клеточную сигнальную активность ЭЭК и способствовать токсичности лейкотоксинов. мРНК для EH3 наиболее интенсивно экспрессируется в тканях легких, кожи и верхних отделов желудочно-кишечного тракта мышей. Аналогичные гиперметиляции CpG-сайтов в промоторе гена EH3 были подтверждены при других видах рака. Данный паттерн метилирования промотора, хотя и не подтвержденный пока, также был обнаружен при злокачественной меланоме человека.

EH4

Предполагается, что ген EH4, EPHX4, кодирует эпоксидную гидролазу, тесно родственную по аминокислотной последовательности и структуре mEH, sEH и EH3.

Холестерол-5,6-оксид гидролаза

(Холестерин эпоксид гидролаза или ChEH) локализована в эндоплазматическом ретикулуме и в меньшей степени в плазматической мембране различных типов клеток, но наиболее высоко экспрессируется в печени. Фермент катализирует превращение определенных 3-гидрокси-5,6-эпоксидов холестерина в их 3,5,6-тригидроксипроизводные (см. Холестерин 5,6-оксид гидролазу). Функция ChEH неизвестна.

Гепоксилин-эпоксид гидролаза

Гепоксилин-эпоксид-гидролаза или гепоксилин-гидролаза в настоящее время наиболее точно определяется как ферментативная активность, преобразующая биологически активные моногидроксиэпоксидные метаболиты арахидоновой кислоты – гепоксилин A3 и гепоксилин B3 – в практически неактивные тригидроксипродукты, триоксилины. То есть, гепоксилин A3 (8-гидрокси-11,12-оксидо-5Z,9E,14Z-эйкозатриеновая кислота) метаболизируется в триоксилин A3 (8,11,12-тригидрокси-5Z,9E,14Z-эйкозатриеновая кислота), а гепоксилин B3 (10-гидрокси-11,12-оксидо-5Z,8Z,14Z-эйкозатриеновая кислота) метаболизируется в триоксилин B3 (10,11,12-тригидрокси-5Z,8Z,14Z-эйкозатриеновая кислота). Однако эта активность пока не была охарактеризована на уровне очищенного белка или гена.

Mycobacterium tuberculosis (микобактерия туберкулеза)

Mycobacterium tuberculosis, возбудитель туберкулеза, экспрессирует как минимум шесть различных форм эпоксид-гидролазы (формы A-F). Структура эпоксид-гидролазы B показывает, что фермент является мономером и содержит альфа/бета-гидролазную складку. Помимо прояснения механизма действия фермента, эта гидролаза в настоящее время служит платформой для рационального дизайна мощных ингибиторов. В частности, были разработаны ингибиторы на основе мочевины, которые непосредственно воздействуют на каталитическую полость. Предполагается, что структура эпоксид-гидролазы B может позволить разработать лекарственные препараты для ингибирования всех остальных гидролаз Mycobacterium tuberculosis, при условии, что они содержат подобные альфа/бета-складки. Структура гидролазы B содержит кап-домен, который, как предполагается, регулирует активный центр гидролазы.