Введение
Класс ферментов 3′,5′ циклические нуклеотидные фосфодиэстеразы (EC 3.1.4.17) являются семейством фосфодиэстераз. Как правило, эти ферменты гидролизуют нуклеозидный 3′,5′ циклический фосфат в нуклеозидный 5′ фосфат: нуклеозидный 3′,5′ циклический фосфат + H2O = нуклеозидный 5′ фосфат Таким образом, они контролируют клеточные уровни циклических вторичных мессенджеров и скорость их деградации. Некоторые примеры нуклеозида 3′,5′ циклического фосфата включают: 3′,5′ циклический AMP 3′,5′ циклический dAMP 3′,5′ циклический IMP 3′,5′ циклический GMP 3′,5′ циклический CMP Существует 11 различных семейств фосфодиэстераз (PDE1PDE11) с разнообразием изоформ и сплайсинга, имеющих уникальную трехмерную структуру, кинетические свойства, способы регуляции, внутриклеточную локализацию, клеточную экспрессию и чувствительность ингибиторов. 3′,5′ циклические нуклеотидные фосфодиэстеразы в клетках стержней олигомерные, состоящие из двух тяжелых каталитических подединиц, α (90 кДа) и β (85 кДа) и двух более легких ингибирующих γ подединиц (11 кДа каждая). ПДЭ в клетках стержня активируются трансдуцином. Трансдуцин - это G-белок, который при обмене GDP/GTP в подединице трансдуцина α каталитизируется фотолизованным родопсином. Подединица трансдуцина α (Tα) высвобождается из комплекса β и γ и диффундирует в цитоплазматический раствор, чтобы взаимодействовать и активировать PDE.
3′,5′ cyclic nucleotide phosphodiesterases (EC 3.1.4.17) are a family of phosphodiesterases. Generally, these enzymes hydrolyze a nucleoside 3′,5′ cyclic phosphate to a nucleoside 5′ phosphate:
nucleoside 3′,5′ cyclic phosphate + H2O = nucleoside 5′ phosphate
They thus control the cellular levels of the cyclic second messengers and the rates of their degradation. Some examples of nucleoside 3′,5′ cyclic phosphate include:
3′,5′ cyclic AMP
3′,5′ cyclic dAMP
3′,5′ cyclic IMP
3′,5′ cyclic GMP
3′,5′ cyclic CMP
There are 11 distinct phosphodiesterase families (PDE1–PDE11) with a variety in isoforms and splicing having unique three dimensional structure, kinetic properties, modes of regulation, intracellular localization, cellular expression, and inhibitor sensitivities. 3′,5′ cyclic nucleotide phosphodiesterases in rod cells are oligomeric, made up of two heavy catalytic subunits, α (90 kDa) and β (85 kDa,) and two lighter inhibitory γ subunits (11 kDa each). PDE in rod cells are activated by transducin. Transducin is a G protein which upon GDP/GTP exchange in the transducin α subunit catalyzed by photolyzed rhodopsin. The transducin α subunit (Tα) is released from the β and γ complex and diffuses into the cytoplasmic solution to interact and activate PDE.
Активация Tα
Существует два предлагаемых механизма активации ПДЭ. Первый предполагает, что две ингибиторные подединицы дифференциально связаны, последовательно удаляются и обмениваются между родным комплексом PDEαβγ2 и PDEαβ. GTP-связанный Tα удаляет ингибирующие γ-субъединения по одному из αβ-каталитических субъединений. Связывание комплекса GTP Tα с подединицами PDE γ, вероятно, вызывает конформационное смещение в PDE, позволяя лучше получить доступ к месту гидролиза cGMP на PDEαβ.
Структура
Место связывания для α и β подединиц PDE, вероятно, находится в центральной области γ подединиц PDE. С- терминал подединицы PDE γ, вероятно, участвует в ингибировании подединиц PDE α и β, места связывания для Tα и ускоряющей активность GTPазы для связанного с GTP Tα. В конусах PDE является гомодимером α-цепей, связанных с несколькими меньшими подединицами. Как стержня, так и конус PDEs каталитизируют гидролиз cAMP или cGMP в их 5'-монофосфатную форму. Оба фермента также связывают с высоким аффинностью с ГМФК. Места связывания сГМФ расположены в N- терминальной половине протеиновой последовательности, в то время как каталитическое ядро находится в C- терминальной части.