Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 | огляди УДК 77.1 2.28 структура функц глутатонЧs-трансферази р1-1 А. М. СлончАк, М. Ю. оболенСькА нститут молекулярно болог генетики нАн Украни, кив;

e-mail: elephass@gmail.com ГлутатонЧS-трансфераза Р1-1 (GSTP1-1) багатофункцональним ензимом, який захища клтину вд д генотоксичних чинникв та апоптозу. У цьому огляд узагальнено сучасн дан щодо будови молекули глутатонЧS-трансферази Р1-1 та його функцй, показано звТязки мж його структурними особливостями та каталтичними властивостями. Порвнюються структурно-функцональн особливост зоформи Р1 з ншими глутатонЧS-трансферазами. Головний акцент в огляд зроблено на нещодавно вдкритих властивостях ензиму модулювати роботу сигнальних шляхв та забезпечувати внутршньоклтинне збергання метаболзм оксиду азоту.

к л ю ч о в с л о в а: глутатонЧS-трансфераза Р1-1, детоксикаця, протенкназа, оксид азоту, глутатон, гандин, апоптоз.

утатонЧS-трансферази (ГТ) Ч це ве- су Р у канцерогенез, цей ензим активно досллика родина ензимв, як каталзують джуться. За останн роки одержано численн Гнуклеофльне приднання непротено- нов дан, як не увйшли до ранше написаних вого толу глутатону до електрофльних моле- оглядв, але принциповими для розумння кул ксеноботикв [1Ц4]. Утворення глутатоно- функц ензиму та його регуляц. Метою цього вих конТюгатв здебльшого веде до зниження огляду узагальнення нформац та створентоксичност чужордних сполук полегшу ви- ня найповншо на сьогодн картини уявлень ведення х з клтини за допомогою спецальних про структуру та функц ГТР1.

АТР-залежних транспортних систем [ ]. Видструктура ензиму та механзм каталзу ляють см класв цитозольних ГТ Ч ГТ, ГТ, ГТ, ГТ, ГТ, ГТ, ГТ (GST, GST, GST, Каталтично активна форма ГТ - Р1-1 GST, GST, GST, GST ), один клас мтохон людини гомодимером, кожна з субодиниць дральних ГТ (GST) та один клас мкросом- якого мстить 209 амнокислотних залишкв, них [2, 6]. - ензими по-рзному розподлен ма масу 2 кДа [20]. Амнокислотну послдовмж тканинами органзму ндукуються дю нсть ГТР1 було визначено за допомогою аврзних чинникв [7]. Опису структури, функ- томатично дентифкац продуктв гдролзу цй та локалзац глутатонтрансфераз рзних протену карбоксипептидазою А [21], структукласв присвячена велика кльксть вичерпних ру протеново глобули було зТясовано методом оглядв [2, 7Ц9]. У нашому огляд ми зосере- рентгенвсько кристалограф трьох рзних джумо увагу на ГТ класу Р, нтерес до яко кристалв комплексв ГТР1-1 з глутатоном зумовлений участю у процесах канцерогене- за роздльно здатност 210-1 нм [22]. Полпепзу та у формуванн стйкост пухлин до хмо- тидний ланцюг субодиниць ГТР1 органзоватерапевтичних речовин (Multi-drug resistance, ний у два домени (рис. 1). N-кнцевий домен MDR) [6, 7, 9, 10Ц16]]. У людини сну лише (амнокислоти 1Ц76) ма торедоксинподбну одна зоформа цього ензиму - ГТР1-1, що ко- структуру та складаться з чотирьох -ланцюдуться одним геном [17], який експресуться гв та трьох -спралей. С-кнцевий домен (амв усх типах клтин, крм гепатоцитв, та ма- нокислоти 84Ц194) складаться з пТяти -спражорним ензимом фази детоксикац у пла- лей, дв з яких орнтован антипаралельно.

цент, еритроцитах, клтинах молочно залози, Кожна з субодиниць мстить сайт звТязування дихальних шляхв, легень, селезнки, простати глутатону (G-сайт), сайт звТязування електро[18, 19]. З огляду на роль, яку вдгра ГТ кла- фльного субстрату (Н-сайт) та гандин-сайти ISSN 0201 Ч 8470. Укр. бохм. журн., 2009, т. 81, № оГЯДИ А Б В Рис. 1. Доменна органзаця молекули глутатонЧS-трансферази Р1 [23]. А - схема локалзац доменв у полпептидному ланцюгу; б - торедоксинподбна структура N-кнцевого домену глутатон S-трансферази Р1; В - структура торедоксину або сайти несубстратного звТязування. Перш гдрофобну кишеню. Амнокислотн залишки два сайти формують каталтичний центр ен- цього сайта, Pro9, Val10, Pro 202, Ile 10 та Gly зиму [22, 23]. 20, не задян в каталз взамодють з G-сайт (рис. 2) знаходиться в N-кнцевому гандами. Подбн за властивостями розташудомен та складаться переважно з полярних ванням, але рзн за амнокислотним складом, амнокислот, серед яких найважлившими для сайти звТязування гандв мають також нш звТязування глутатону Tyr7 [24]. ЗвТязавшись ГТ [31]. Низькоафнний гандин-сайт ГТР1-з G-сайтом, глутатон активуться за рахунок розташований на поверхн протеново глостаблзац його толятно онно форми та були [27, 31].

прийма орнтацю, енергетично вигдну для Каталтично активна ГТР1-1 також, як нуклеофльно атаки [2, 26]. G-сайт високо- нш ГТ, гомодимером (рис. 2), який утвоконсервативним серед рзних класв ГТ та ма рються в цитозол через звТзок N- та C-кнця високий афнтет до глутатону [27]. одн субодиниц вдповдно з C- та N-кнцем Н-сайт знаходиться у С-кнцевому до- ншо [22].

мен. Амнокислотний склад цього сайта силь- В утворенн димеру та пдтриманн його но варю серед рзних ГТ, що зумовлю хню структури беруть участь воднев звТязки, субстратну специфчнсть. У молекул ГТР1-1 електростатична взамодя мж полярними вн напвгдрофобним напвгдрофльним амнокислотними залишками, стекнг двох та мстить функцонально важлив молекули симетрично розташованих аргннв [33] та води [28]. Подвйна природа Н-сайта вдрз- взамодя за схемою ключЦзамок через проня ГТР1 вд нших ГТ, Н-сайт яких повнстю никнення ароматичного залишку Tyr 0 (ключ) гдрофобний [29]. гнучко 2-спрал N-кнцевого домену одн За допомогою рентгенвсько кристало- субодиниц в гдрофобну кишеню (замок), граф комплексв ГТ з гандами у молекул сформовану спралями 4 та С-кнцевого ГТР1-1 нараз пдтверджено наявнсть трьох домену друго субодиниц [34]. Наявнсть мосайтв звТязування гандв - двох високоафн- тиву ключЦзамок характерною рисою тльних та одного низькоафнного. Один з висо- ки еволюцйно молодих ензимв класв Р, А коафнних сайтв вдповда за звТязування та М [32]. Ця взамодя не критичною для порфринв знаходиться в тй частин спрал стаблзац димеру. Але вона потрбна для 2, яка форму стнку G-сайта [30]. Другий активац його каталтично функц, оскльвисокоафнний сайт вдповда за звТязування ки фксаця через Tyr 0 спрал 2 веде до великих молекул (>400 Да) з ароматичними стаблзац та до перемщення звТязаного кльцями длянкою Н-сайта, яка утворю глутатону в каталтичний центр. Кожна суб6 ISSN 0201 Ч 8470. Укр. бохм. журн., 2009, т. 81, № А. М. СлончАк, М. Ю. оболенСькА Рис. 2. Структура глутатонЧS-трансферази Р1-1 людини в комплекс з S-гексил-глутатоном в G-сайт ензиму [32] одиниця ГТР1-1 потребу для сво активац тивною вдкритою малоактивною закритою мотив замок ншо субодиниц. Цим пояс- формою. При цьому вдкривання активного нються вдсутнсть каталтично активност у сайта одн субодиниц веде до закривання мономерв ГТР1-1 [29]. активного сайта друго навпаки [36]. Ця особКаталтичн центри двох субодиниць у ливсть ГТР1-1 зумовлю здатнсть до самодимер розташован навпроти один одного захисту в умовах д нгбторв або будь-яких повТязан мж собою через дволанцюгову грат- факторв, як блокують один з каталтичних центрв гомодимеру ензиму. За цих обставин ку з молекул води мж G-сайтами. Наявнсть ц структури необхдною для функцону- конформаця ензиму змнються таким чином, що другий каталтичний центр фксуться у вання ензиму [29]. ЗвТязування глутатону вдкритому стан, ензим зберга здатнсть електрофлу з кожною з субодиниць у склад до типово для нього реакц конТюгац [37].

димеру вдбуваться незалежно, але взамодя двох субодиниць, як зазначалося вище, необфункц глутатонЧs-трансферази рхдною для здйснення ензимом каталтично функц. Каталз ГТ вдбуваться за рахунок ГТР1-1 багатофункцональним прозближення активованого глутатону з елек- теном, який виявля як схожу з ншими ГТ трофльним субстратом [7]. Визначення катал- бологчну активнсть, так вдмнну вд них.

тично активност ензиму здйснюють шляхом Участь ензиму доведено в наступних процесах:

спектрофотометричного визначення продукту 1. детоксикаця ксеноботикв та ендогенних конТюгац 1-хлор-2,4-динтробензолу (ХДНБ) токсичних речовин (трансферазна активнсть);

з глутатоном [3 ]. 2. детоксикаця органчних пероксидв ГТ рзних класв схож мж собою за вто- (Se-незалежна глутатонпероксидазна активринною та третинною органзацю хнх про- нсть);

тенових глобул [23], хоча мають певн вд- 3. звТязування та транспорт гдрофобних мнност. Для ГТР1 характерна вдсутнсть молекул;

структур, як прикривають каталтичний центр, 4. збергання оксиду нтрогену;

. модуляця внутршньоклтинно перещо робить його доступним для субстратв. Та- дач сигналу через взамодю ензиму з кнакож висока гнучксть та лабльнсть спрал зами та адаптерними протенами сигнальних 2 (амнокислоти 36- 2) [36] та мала довжина шляхв;

сегмента, що зТдну ланцюг 2 з спраллю 6. каталз зомеризац 13-цис-ретиново [29], вдрзняють ГТР1-1 вд нших представкислоти у транс-ретинову.

никв родини. Спраль 2 здйсню постйн Перш три функц спльними для всх коливання, як спричинюють конформацйн переходи каталтичного центру ензиму мж ак- ГТ, у той час як останн доведено тльки для ISSN 0201 Ч 8470. Укр. бохм. журн., 2009, т. 81, № 1 оГЯДИ деяких представникв родини ензимв, у тому GSTP1 HRSG a) R GSH числ для ГТР1.

ГТР1-1 знешкоджу органчн токсини GSTP1 GSR HX ) R GSH шляхом хньо хмчно та фзично нактиваGSTP1 ROH GsOH ц. Фзична нактиваця поляга у звТязуванн ) ROOH GSH молекул токсинв гандин-сайтами, що призGSOH GSH GSSG H2O водить до тимчасового зниження концентрац х у клтин. У подальшому ц сполуки або знеРис. 3. Схеми реакцй, як каталзу глутатонЧ шкоджуються хмчно або незворотно придS-трансфераза Р1-нуються до молекули ензиму, спричинюючи його нактивацю подальшу деградацю. Ця властивсть ензиму отримала назву функц фази детоксикац - цитохрому Р450, монолкамкадзе. Хмчна нактиваця (рис. 3) реоксигеназам, а окислений продукт викорисалзуться через каталз реакцй двох типв:

товують як субстрат у трансферазнй реакц.

нуклеофльного приднання тольно групи Така органзаця процесу детоксикац вдвдновленого глутатону до електрофльного повда сучасним уявленням про каналзацентру субстрату (рис. 3, а) та нуклеофльноцю бохмчних процесв у клтин. Стосовно го замщення на глутатон за електрофльним транспортування стеродних гормонв остаточатомом вуглецю, азоту, срки, або фосфору но не зТясовано чи ГТР1 переносить гормон з (рис. 3, б).

цитоплазми в ядро, де переда його вдповдСубстратами зоформи Р1-1 у глутатонному рецептору, чи конкуру з рецептором за трансферазнй реакц виступають переважно звТязування з гормоном [44Ц46]. З огляду на епоксиди полциклчних ароматичних вуглете, що глюкокортикоди ндукторами стреводнв, пропеналв, бенз[о,а]прен-дол епоксово вдповд, вигляда цлком логчно, що сид (BPDE), ванкомцин, хлорамбуцил, 2-кроензим захисту клтин в умовах стресу сприя тонл-оксиметил-2-циклогексенон (COMC-6), вдповд на ц гормони.

N,NN-триетилентофосфорамд (Thiotepa), Особливу роль вдгра ГТР1-1 у внуетакринова кислота та акролени (детальнше тршньоклтинному зберганн оксиду нтродив. [2, 38]). У бльшост випадкв утворенгену через звТязування та стаблзацю комня конТюгатв веде до зниження токсичност плексв або динтрозил-диглутатонл залза вихдних речовин, до збльшення водорозчин(ДНДГЗ) (рис. 4), або нтрозильованого глуност х та до виведення з клтини [39, 40]. У татону (ГлуNO) залежно вд окисно-вдновноподальшому утворен тоефри транспортуютьго стану клтини [47, 48]. Це було встановлено ся кровотоком у печнку, де перетворюютьзавдяки застосуванню методу електронного ся на цистенов конТюгати. Останн N-ацепарамагнтного резонансу для дослдження тилюються перетворюються на нетоксичн процесу формування ДНДГЗ та його стабльмеркаптуров кислоти, як виводяться з орност [37, 47Ц 0].

ганзму з сечею [18]. У раз коротколанцюгоЗа оксидативного стресу в раз виснаженвих галогенорганчних сполук, алл-, бензил-, ня глутатонового пулу нтрозильований глуфенл-зотоцанатв, сульфорафанв та галогентатон нтрозилю залишки Cys47 та Cysалкенв, глутатонов конТюгати активншиодн з субодиниць ензиму. Через негативну ми, нж вихдн сполуки [2].

кооперативнсть реакцйно активний залишок ГТР1-1 виявля Se-незалежну глутатонCys47 друго субодиниц маскуться вд нтпероксидазну активнсть (рис. 3, в) вдновлю розилювання та зберга здатнсть до типово переважно гдропероксиди жирних кислот та мононуклеотидв до спиртв завдяки окисленню глутатону з утворенням його дисульфду Gs NO+ [41, 42].

ГТР1-1, як й нш ГТ, здатна транспортувати гдрофобн молекули, а саме ароматичн *Fe+ вуглеводн, порфрини, стеродн гормони та ксеноботики, як звТязуються з гандин-сайтами [2, 43, 44]. Спектр гандв ГТР1 було Gs NO+ визначено за допомогою методу кругового дихрозму. Припускають, що ГТ транспортують Рис. 4. Схема будови комплексу динтрозилксеноботики та передають х ензимам першо диглутатонл-залза. GS - глутатон 8 ISSN 0201 Ч 8470. Укр. бохм. журн., 2009, т. 81, № А. М. СлончАк, М. Ю. оболенСькА трансферазно реакц [ 1]. За фзологчних модяти з компонентами проапоптотичних та умов у присутност вдновленого глутатону в стресових сигнальних шляхв, координуючи млмолярнй концентрац та слдовй кль- роботу кназ (рис. ).

Pages:     | 1 | 2 | 3 |    Книги по разным темам