Введение
Белок млекопитающих, обнаруженный у человека (Homo sapiens).
Тромбоксан А синтаза 1 (тромбоцитарный, цитохром P450, семейство 5, подсемейство A), также известный как TBXAS1, — это фермент цитохрома P450, который у человека кодируется геном TBXAS1.
Функция
Этот ген кодирует белок, принадлежащий к суперсемейству ферментов цитохрома P450. Белки цитохрома P450 являются монооксигеназами, катализирующими множество реакций, участвующих в метаболизме лекарственных средств и синтезе холестерина, стероидов и других липидов. Однако данный белок относят к суперсемейству цитохрома P450 на основании сходства последовательности аминокислот, а не функционального сходства. Этот мембранный белок эндоплазматической сети катализирует превращение простагландина H2 в тромбоксан A2 – мощный сосудосуживающее вещество и индуктор агрегации тромбоцитов, а также в 12-гидроксигептадекатриеновую кислоту (то есть 12(S)-гидрокси-5Z,8E,10E-гептадекатриеновую кислоту или 12 HHT) – агонист рецепторов лейкотриена B4 (то есть рецепторов BLT2) и медиатор некоторых функций рецептора BLT2. Фермент играет роль в ряде патофизиологических процессов, включая гемостаз, сердечно-сосудистые заболевания и инсульт. Ген экспрессирует два варианта транскриптов.
Структура
Тромбоксан А (TXA) синтетаза человека – это белок цитохрома P450 массой 60 кДа, состоящий из 533 аминокислот и содержащий гемопротезную группу. Этот фермент, закрепленный в эндоплазматическом ретикулуме, обнаружен в тромбоцитах, моноцитах и нескольких других типах клеток. N-концевой участок содержит два гидрофобных сегмента, вторичная структура которых, предположительно, спиральная. Имеются данные, указывающие на то, что эти пептиды служат мембранным якорем для фермента. Более того, изучение клонов кДНК, ставшее возможным благодаря методам полимеразной цепной реакции, позволило более детально изучить первичную структуру TXA синтетазы. Подобно другим представителям семейства цитохрома P450, TXA синтетаза имеет гемовую группу, координированную с тиолятной группой остатка цистеина, а именно цистеина 480. Мутагенезные исследования, в которых были произведены замены в этой позиции, привели к потере каталитической активности и минимальному связыванию гема. Аналогичные результаты были получены для остатков W133, R478, N110 и R413. Эти остатки, расположенные вблизи пропионатных групп гема или дистальной поверхности гема, также важны для правильной интеграции гема в апопротеин. К сожалению, исследователям было сложно получить кристаллическую структуру TXA синтетазы из-за необходимости детергентной экстракции из мембраны, однако они использовали гомологическое моделирование для создания трехмерной структуры. Одна из моделей показала два домена: домен, богатый альфа-спиралями, и домен, богатый бета-листами. Гем оказался заключенным между спиралями I и L.
Механизм
Тромбоксан А (TXA) происходит из молекулы простагландина H2 (PGH2). PGH2 содержит относительно слабую эпидиоксидную связь, и предполагаемый механизм включает гомолитическое расщепление эпидиоксида и последующую перестройку в TXA. Гемовая группа в активном центре TXA-синтазы играет важную роль в этом механизме. Кинетические исследования методом остановленного потока с использованием аналога субстрата и рекомбинантного TXA-синтазы показали, что связывание субстрата происходит в две стадии. Свободный кислородный радикал формируется в положении C 11, и этот промежуточный продукт подвергается разрыву кольца. Когда свободный радикал находится в положении C 12, гемовое железо окисляет этот радикал в карбокатион. Молекула теперь готова к внутримолекулярному образованию кольца. Отрицательно заряженный атом кислорода атакует карбонильную группу, и электроны из одной из двойных связей переходят к карбокатиону, замыкая кольцо.
Биологическое значение
Поддержание баланса между простациклинами и тромбоксанами важно для организма, особенно потому, что эти два эйкозаноида оказывают противоположные эффекты. В процессе катализа синтеза тромбоксанов TXA-синтаза участвует в метаболическом пути, который может модулировать количество производимого тромбоксана. Этот контроль становится важным фактором в ряде процессов, таких как регуляция артериального давления, свертываемость крови и воспалительные реакции. Считается, что нарушение регуляции TXA-синтазы и дисбаланс соотношения простациклин/тромбоксан лежат в основе многих патологических состояний, таких как легочная гипертензия. Поскольку тромбоксаны играют роль в вазоконстрикции и агрегации тромбоцитов, их преобладание может нарушить сосудистый гомеостаз и вызвать тромботические сосудистые события. Более того, важность тромбоксанов и их синтеза в сосудистом гомеостазе подтверждается данными о том, что у пациентов с нечувствительностью тромбоцитов к TXA наблюдались гемостатические дефекты, а дефицит продукции тромбоцитов TXA приводил к нарушениям свертываемости крови. Кроме того, установлено, что экспрессия TXA-синтазы может иметь решающее значение для развития и прогрессирования рака. Общее увеличение экспрессии TXA-синтазы наблюдалось при различных типах рака, таких как папиллярная карцинома щитовидной железы, рак предстательной железы и рак почек. Раковые клетки известны своим неограниченным потенциалом клеточной репликации, и было высказано предположение, что изменения в профиле эйкозаноидов влияют на рост опухоли. Исследования привели к выводу, что TXA-синтаза способствует ряду путей выживания опухоли, включая рост, ингибирование апоптоза, ангиогенез и метастазирование.