Ацетилсеротонин-О-метилтрансфераза - Acetylserotonin O-methyltransferase
| ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 2.1.1.4 | ||||||||
| Количество CAS | 9029-77-0 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза, также известен как ASMT, является фермент который катализирует окончательную реакцию в мелатонин биосинтез: преобразование Нормелатонин к мелатонину. Эта реакция заложена в более общем триптофан путь метаболизма. Фермент также катализирует вторую реакцию метаболизма триптофана: превращение 5-гидрокси-индолацетат к 5-метокси-индолацетат. Другой фермент, катализирующий эту реакцию, - это н-ацетилсеротонин-о-метилтрансферазоподобный белок. [3]
У человека фермент ASMT кодируется псевдоавтосомальный ASMT ген. Копия существует около торцов коротких плеч обоих Х хромосома и Y-хромосома.[4][5]
Структура и расположение генов
N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза это фермент, который кодируется генами, расположенными на псевдоавтосомальная область хромосомы X и Y, и наиболее часто встречается в шишковидная железа и сетчатка людей.[6]Хотя точная структура N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза еще предстоит определить Дифракция рентгеновских лучей, кристаллическая структура домена Maf человеческого «N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза» - подобный протеин был найден.[7]
Класс фермента и функции
N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза можно разделить на три типа функциональных групп ферментов: трансферазы, переносчики одноуглеродных групп и метилтрансферазы.[8]
Он катализирует две реакции в триптофан метаболизма, и оба могут быть прослежены до серотонин. На этом пути у серотонина много судьбы, и N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза катализирует реакции в двух из этих судеб. Фермент наиболее изучен на предмет его катализа на последней стадии пути от серотонина к мелатонину, но он также катализирует одну из реакций в многоступенчатом процессе серотонин → 5-метоксииндолацетат.
Синонимы
Синонимы слова N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза находятся Гидроксииндол-O-метилтрансфераза (HIOMT), Ацетилсеротонин-О-метилтрансфераза (АСМТ), Ацетилсеротонин N-метилтрансфераза, Ацетилсеротонин метилтрансфераза (Y-хромосома).[8] Наиболее часто используемый синоним - Гидроксииндол-O-метилтрансфераза (ХИОМТ).
Организмы
N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза находится в обоих прокариоты и эукариоты. Он содержится в бактериях Rhodopirellula baltica и Chromobacterium violaceum. Он также содержится в следующих эукариотах: Gallus gallus (курица), Bos taurus (корова), Homo sapiens (человек), Macaca mulatta (макака-резус), и Раттус норвегикус (крыса).[8]
Аминокислотные последовательности
Bos taurus (крупный рогатый скот) 350 Аминокислоты[8] и аминокислотная последовательность является:
MCSQEGEGYSLLKEYANAFMVSQVLFAACELGVFELLAEALEPLDSAAVSSHLGSSPGDRAATEHLCVPEAAASRREGRKSCVCKHGARQHLPGERQPQVPAGHAAVRGQDRLRLLAPPGEAVREGRNQYLKAFGIPSEELFSAIYRSEDERLQFMQGLQDVWRLEGATVLAAFDLSPFPLICDLGGGSGALAKACVSLYPGCRAIVFDIPGVVQIAKRHFSASEDERISFHEGDFFKDALPEADLYILARVLHDWTDAKCSHLLQRVYRACRTGGGILVIESLLDTDGRGPLTTLLYSLNMLVQTEGRERTPGRSTARSVGPAASETCGDGGRGEPTMLSWPGNQACSV
Для Homo sapiens (человек) с 373 аминокислотами [8] последовательность:
MGSSEDQAYRLLNDYANGFMVSQVLFAACELGVFDLLAEAPGPLDVAAVAAGVRASAHGTELLLDICVSLKLLKVETRGGKAFYRNTELSSDYLTTVSPTSQCSMLKYMGRTSYRCWGHLADAVREGRNQYLETFGVPAEELFTAIYRSEGERLQFMQALQEVWSVNGRSVLTAFDLSVFPLMCDLGGTRIKLETIILSKLSQGQKTKHRVFSLIGGAGALAKECMSLYPGCKITVFDIPEVVWTAKQHFSFQEEEQIDFQEGDFFKDPLPEADLYILARVLHDWADGKCSHLLERIYHTCKPGGGILVIESLLDEDRRGPLLTQLYSLNMLVQTEGQERTPTHYHMLLSSAGFRDFQFKKTGAIYDAILARK
Альтернативная сварка
Ген человека HOIMT имеет длину примерно 35 т.п.н. и содержит 9-10 экзоны. Ген может быть альтернативно сращенный сформировать не менее трех возможных изоформы, хотя каждая из этих изоформ играет одинаковую роль в биосинтезе мелатонина. Также было обнаружено, что ген содержит несколько промоторных областей, что указывает на существование множества механизмов регуляции.[5]
Экспрессия в иммунных клетках
Недавние исследования найдены информационная РНК (мРНК) транскрипты гена HOIMT в В-лимфоциты, Т-хелперные лимфоциты, цитотоксические Т-лимфоциты, и естественные лимфоциты-киллеры в людях. Этот вывод в сочетании с исследованиями альтернативного сращивания HOIMT hnRNA, предполагает, что Гидроксииндол-O-метилтрансфераза (синоним для N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза) играет роль в иммунной системе человека, помимо функций эндокринной и нервной систем. Другими словами, ген может экспрессироваться в различных изоформах в разных клетках организма.[9]
Катализированные реакции
В пути метаболизма триптофана N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза катализирует две отдельные реакции. Первая показанная реакция (рис. 2) представляет собой реакцию N-ацетил-серотонина с N-ацетил-5-метокситриптамином. S-аденозил-L-метионин используется в качестве субстрата и превращается в S-аденозил-L-гомоцистеин.[10]фигура 2: Реакция катализируется N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза
На рисунке 3 показана та же реакция, что и выше, но рисунок дает более ясную картину того, как реагент превращается в продукт с использованием N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза в дополнение к субстрату.[8]
Рисунок 3: Роль N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза
Вторая реакция (рис. 4), катализируемая N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза в пути метаболизма триптофана: S-аденозил-L-метионин + 5-гидроксииндолацетат ↔ S-аденозил-L-гомоцистеин + 5-метоксииндолацетат.[8]
Рисунок 4: Вторая реакция катализируется N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза
На рисунке 5 представлена более общая схема пути реакции от серотонина к мелатонину. Номер 2.1.1.4 обозначает комиссионный номер фермента (номер ЕС) для N-ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза. Эти два этапа встроены в очень сложный путь метаболизма триптофана.[11]
Рисунок 5: Серотонин → мелатонин.
Клинические последствия
Опухоли
Имеются данные о высокой экспрессии гена HIOMT в паренхиматозных опухолях шишковидной железы (PPT). Это открытие привело к изучению различной экспрессии генов как диагностического маркера таких опухолей. Аномально высокие уровни HIOMT в этих железах могут служить признаком существования PPT в головном мозге.[12]
Психиатрические расстройства
Уровни мелатонина используются в качестве маркеров аффективных расстройств, что означает, что аномальные уровни мелатонина можно использовать в сочетании с другими диагностическими критериями для определения наличия расстройства настроения (например, Сезонное аффективное расстройство, биполярное расстройство, или сильное депрессивное расстройство ) существуют. Уровни мелатонина также можно использовать в качестве маркера состояния, помогая делать выводы о серьезности заболевания пациента в данный момент времени. Поскольку исследования показали прямую корреляцию между количеством гидроксииндол-O-метилтрансфераза Что касается шишковидной железы и уровня мелатонина, дополнительные знания о HIOMT могут дать ценную информацию о природе и начале этих ухудшающих расстройств.[13]
Нарушения развития
Субъекты с аутизм были обнаружены значительно более низкие уровни мелатонин и ацетилсеротонин-O-метилтрансфераза (ASMT), чем контроли.[14]
Анализ связей
Высокочастотный полиморфизм существует в области PAR половых хромосом, где расположен ген HIOMT. Анализ сцепления пораженного локуса с высокочастотным полиморфизмом этого региона может дать важную информацию о роли этого гена в генетических нарушениях.[15]
Дополнительные исследования
HIOMT как ограничивающий реагент в пути биосинтеза мелатонина
Были некоторые разногласия по поводу регулирующей силы гидроксииндол-O-метилтрансфераза в производстве мелатонина. В 2001 году утверждалось, что другой фермент, участвующий в этом пути, N-ацетилтрансфераза (NAT) был реагентом, ограничивающим производство мелатонина.[16] Однако недавние результаты показали, что ограничивающим реагентом является HIOMT, а не NAT, и было показано, что существует прямая корреляция между экспрессией HIOMT и уровнями мелатонина.[17]
Смотрите также
использованная литература
- ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000196433 - Ансамбль, Май 2017
- ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
- ^ Kanehisa M .; Перейти к с.; Hattori M .; Аоки-Киношита К.Ф .; Ито М .; Kawashima S .; Katayama T .; Araki M .; Hirakawa M .; и другие. (2006). «От геномики к химической геномике: новые разработки в KEGG». Нуклеиновые кислоты Res. 34 (90001): D354–357. Дои:10.1093 / нар / gkj102. ЧВК 1347464. PMID 16381885. [См. Также комментарии на веб-сайте Thomson]
- ^ Донохью SJ, Roseboom PH, Иллнерова H, Веллер JL, Кляйн, округ Колумбия (октябрь 1993 г.). «Гидроксииндол-О-метилтрансфераза человека: присутствие фрагмента LINE-1 в клоне кДНК и мРНК пинеальной железы». ДНК клетки биол. 12 (8): 715–27. Дои:10.1089 / dna.1993.12.715. PMID 8397829.
- ^ а б Родригес И.Р., Мазурук К., Шон Т.Дж., Чейдер Г.Дж. (декабрь 1994 г.). «Структурный анализ гена гидроксииндол-О-метилтрансферазы человека. Наличие двух различных промоторов». J. Biol. Chem. 269 (50): 31969–77. PMID 7989373.
- ^ Онлайн-менделевское наследование в человеке (OMIM): х-хромосомный ASMT - 300015
- ^ PDB: 2P5X; Мин Дж., Ву Х., Домбровски Л., Лоппану П., Вейгельт Дж., Сандстрем М., Эроусмит С. Х., Эдвардс А. М., Бочкарве А., Плотников А. М., Кристаллическая структура домена Maf человеческой N-ацетилцератонин-О-метилтрансферазы, Консорциум структурной геномики (SGC) (2007)
- ^ а б c d е ж г Фермент 2.1.1.4 в КЕГГ База данных Pathway.
- ^ Посо Д., Гарсия-Мауриньо С., Герреро Дж. М., Кальво Дж. Р. (август 2004 г.). «Экспрессия мРНК ядерного рецептора RZR / RORalpha, мембранного рецептора мелатонина MT и гидроксиндол-O-метилтрансферазы в различных популяциях иммунных клеток человека». J. Pineal Res. 37 (1): 48–54. Дои:10.1111 / j.1600-079X.2004.00135.x. PMID 15230868.
- ^ Каспи Р., Ферстер Х., Фулчер К.А., Хопкинсон Р., Ингрэм Дж., Кайпа П., Крамменакер М., Пейли С., Пик Дж., Ри С.Ю., Тиссье С., Чжан П., Карп П.Д. (январь 2006 г.). «MetaCyc: база данных по метаболическим путям и ферментам для нескольких организмов» (PDF). Нуклеиновые кислоты Res. 34 (Выпуск базы данных): D511–6. Дои:10.1093 / nar / gkj128. ЧВК 1347490. PMID 16381923.
- ^ Мальцев Н., Гласс Э, Сулахе Д., Родригес А., Сайед М. Х., Бомпада Т., Чжан Ю., Д'Суза М. (январь 2006 г.). «PUMA2 - высокопроизводительный анализ геномов и метаболических путей на основе сетки». Нуклеиновые кислоты Res. 34 (Выпуск базы данных): D369–72. Дои:10.1093 / nar / gkj095. ЧВК 1347457. PMID 16381888.
- ^ Fèvre-Montange M, Champier J, Szathmari A, Wierinckx A, Mottolese C, Guyotat J, Figarella-Branger D, Jouvet A, Lachuer J (июль 2006 г.). «Микроматричный анализ показывает различные паттерны экспрессии генов в опухолях пинеальной железы». J. Neuropathol. Exp. Neurol. 65 (7): 675–84. Дои:10.1097 / 01.jnen.0000225907.90052.e3. PMID 16825954.
- ^ Сринивасан В., Смитс М., Спенс В., Лоу А.Д., Каюмов Л., Панди-Перумал С.Р., Парри Б., Кардинали Д.П. (2006). «Мелатонин при расстройствах настроения». Мир J. Biol. Психиатрия. 7 (3): 138–51. Дои:10.1080/15622970600571822. PMID 16861139. S2CID 21794734.
- ^ http://sfari.org/news-and-opinion/conference-news/2011/society-for-neuroscience-2011/genetic-studies-probe-sleep-hormones-role-in-autism
- ^ Йи Х, Донохью С.Дж., Кляйн, округ Колумбия, Макбрайд О.В. (февраль 1993 г.). «Локализация гена гидроксииндол-О-метилтрансферазы в псевдоавтосомной области: значение для картирования психических расстройств». Гм. Мол. Genet. 2 (2): 127–31. Дои:10.1093 / hmg / 2.2.127. PMID 8098975.
- ^ Djeridane Y, Touitou Y (апрель 2001 г.). «Хроническое введение диазепама по-разному влияет на синтез мелатонина в шишковидной железе крысы и железах Хардера». Психофармакология. 154 (4): 403–7. Дои:10.1007 / s002130000631. PMID 11349394. S2CID 22918068.
- ^ Reiter RJ, Tan DX, Terron MP, Флорес LJ, Czarnocki Z (2007). «Мелатонин и его метаболиты: новые данные об их производстве и их радикальном очищающем действии» (PDF). Acta Biochim. Pol. 54 (1): 1–9. Дои:10.18388 / abp.2007_3264. PMID 17351668.
дальнейшее чтение
- Ито М.Т., Хосака Т., Мимуро Т. и др. (2003). «Гонадотропин-рилизинг-гормон увеличивает высвобождение мелатонина в шишковидной железе самок крыс in vitro». Horm. Метаб. Res. 35 (3): 153–7. Дои:10.1055 / с-2003-39076. PMID 12734775.
- Росс М.Т., Графхэм Д.В., Коффи А.Дж. и др. (2005). «Последовательность ДНК Х-хромосомы человека». Природа. 434 (7031): 325–37. Дои:10.1038 / природа03440. ЧВК 2665286. PMID 15772651.
- Фукуда Т., Акияма Н., Икегами М. и др. (2010). «Экспрессия фермента гидроксииндол-O-метилтрансферазы в центральной нервной системе человека и в опухолях паренхимных клеток пинеальной железы». J. Neuropathol. Exp. Neurol. 69 (5): 498–510. Дои:10.1097 / NEN.0b013e3181db7d3c. PMID 20418777.
- Донохью SJ, Roseboom PH, Illnerova H и др. (1993). «Гидроксииндол-О-метилтрансфераза человека: присутствие фрагмента LINE-1 в клоне кДНК и мРНК пинеальной железы». ДНК клетки биол. 12 (8): 715–27. Дои:10.1089 / dna.1993.12.715. PMID 8397829.
- Тома С., Росси М., Соуза И. и др. (2007). «Является ли ASMT геном предрасположенности к расстройствам аутистического спектра? Исследование репликации в европейских популяциях». Мол. Психиатрия. 12 (11): 977–9. Дои:10.1038 / sj.mp.4002069. PMID 17957233.
- Герхард Д.С., Вагнер Л., Фейнгольд Е.А. и др. (2004). «Статус, качество и расширение проекта NIH полноразмерной кДНК: Коллекция генов млекопитающих (MGC)». Genome Res. 14 (10B): 2121–7. Дои:10.1101 / гр.2596504. ЧВК 528928. PMID 15489334.
- Йонссон Л., Юнггрен Э., Бремер А. и др. (2010). «Скрининг мутаций генов, связанных с мелатонином, у пациентов с расстройствами аутистического спектра». BMC Med. Геном. 3: 10. Дои:10.1186/1755-8794-3-10. ЧВК 3020629. PMID 20377855.
- Холт Р., Барнби Дж., Маэстрини Э. и др. (2010). «Связь и исследования генов-кандидатов расстройств аутистического спектра в европейских популяциях». Европейский журнал генетики человека. 18 (9): 1013–1019. Дои:10.1038 / ejhg.2010.69. ЧВК 2987412. PMID 20442744.
- Gałecki P, Szemraj J, Bartosz G, Bieńkiewicz M, et al. (2010). «Однонуклеотидные полиморфизмы и экспрессия мРНК для фермента, ограничивающего скорость синтеза мелатонина, при рецидивирующем депрессивном расстройстве». J. Pineal Res. 48 (4): 311–7. Дои:10.1111 / j.1600-079X.2010.00754.x. PMID 20433639.
- Йи Х, Донохью SJ, Кляйн, округ Колумбия, Макбрайд О.В. (1993). «Локализация гена гидроксииндол-О-метилтрансферазы в псевдоавтосомной области: значение для картирования психических расстройств». Гм. Мол. Genet. 2 (2): 127–31. Дои:10.1093 / hmg / 2.2.127. PMID 8098975.
- Сато Т., Дегучи Т., Итикава Т. и др. (1991). "Локализация клеток, синтезирующих гидроксииндол-O-метилтрансферазу, в эпиталамусе крупного рогатого скота: иммуноцитохимия и гибридизация in-situ". Клеточная ткань Res. 263 (3): 413–8. Дои:10.1007 / BF00327275. PMID 1878930. S2CID 7189534.
- Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, et al. (2002). «Создание и первоначальный анализ более 15 000 полноразмерных последовательностей кДНК человека и мыши». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 99 (26): 16899–903. Дои:10.1073 / pnas.242603899. ЧВК 139241. PMID 12477932.
- Родригес И.Р., Мазурук К., Шон Т.Дж., Чейдер Г.Дж. (1994). «Структурный анализ гена гидроксииндол-О-метилтрансферазы человека. Наличие двух различных промоторов». J. Biol. Chem. 269 (50): 31969–77. PMID 7989373.
- Стефулж Дж., Хёртнер М., Гош М. и др. (2001). «Экспрессия генов ключевых ферментов синтеза мелатонина в экстрапинеальных тканях крысы». J. Pineal Res. 30 (4): 243–7. Дои:10.1034 / j.1600-079X.2001.300408.x. PMID 11339514.
- Мелке Дж., Губран Ботрос Х., Честе П. и др. (2008). «Аномальный синтез мелатонина при расстройствах аутистического спектра». Мол. Психиатрия. 13 (1): 90–8. Дои:10.1038 / sj.mp.4002016. ЧВК 2199264. PMID 17505466.
внешние ссылки
- Ацетилсеротонин + N-метилтрансфераза в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
- ASMTL + белок, + человеческий в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
- Человек ASMT расположение генома и ASMT страница сведений о генах в Браузер генома UCSC.