Пређи на садржај

Угљено хидратна сулфотрансфераза

С Википедије, слободне енциклопедије
Царбохyдрате Сулфотрансферасе фамилy 2
Пример угљено хидратна сулфотрансфераза са ПАПС ко-сушстратом и карбохидратним супстратом: Кристална структура људске 3-О-сулфотрансферазе-3 са везаним ПАПС-ом и тетрасахаридним супстратом. Ланац ензима А (плаво), Ланац ензима Б (зелено), ПАПС (црвено), тетрасахаридни супстрат (бело), натријумов јон (љубичаста сфера).[1]
Идентификатори
СимболСулфотрансфер_2
ПфамПФ03567
ИнтерПроИПР005331
Мембраноме495
Царбохyдрате Сулфотрансферасе фамилy 1
Идентификатори
СимболСулфотрансфер_1
ИнтерПроИПР016469
Мембраноме493

У биохемији, угљено хидратна сулфотрансфераза су ензими унутар класе сулфотрансфераза који катализују пренос сулфатне (−СО−
3) функционалне групе на угљене хидрате у гликопротеинима и гликолипидима. Угљени хидрати се користе у ћелијама за широк спектар функција, од структурних до ванћелијске комуникације. Угљени хидрати су погодни за тако разноврсне функције због разноликости у структури генерисане из састава моносахарида, позиција гликозидних веза, бочног ланца и ковалентне везе.[2] Могуће ковалентне везе укључују ацетилацију, метилацију, фосфорилацију и сулфацију.[3] Сулфација, коју врше сулфотрансферазе угљених хидрата, резултира стварање естре угљених сулфатних естера (−О−СО−
3). Ови сулфатни естери се налазе само екстрацелуларно, било кроз излучивање у ванћелијски матрикс (ЕЦМ) или презентацијом на површини ћелије. Као екстрацелуларна једињења, сулфатирани угљени хидрати су посредници интерцелуларне комуникације, адхезије ћелија и одржавања ЕЦМ-а.[4]

Механизам ензима[уреди | уреди извор]

Сулфотрансферазе су ензими који катализују процес сулфонације, где се сулфонил група преноси са активираног донатора сулфата на хидроксилну групу молекула акцептора.[5] Иако је мање уобичајено, овај процес може укључити и амино групе. У контексту еукариотских ћелија, активирани донатор сулфата је обично 3'-Фосфоаденозин-5'-фосфосулфат (ПАПС).(Слика 1).[5]

Слика 1: Општа реакција на сулфотрансферазу угљених хидрата. ПАПС је приказан као активирани донатор сулфата; ПАПС је донатор сулфата у еукариотским ћелијама.

ПАПС се синтетише у цитосолу из АТП-а и сулфата кроз секвенцијално дејство АТП сулфурилазе и АПС киназе.[6] АТП сулфурилаза прво генерише аденозин-5'-фосфосулфат (АПС), а затим АПС киназа преноси фосфат са АТП на АПС да би створила ПАПС. Значај ПАПС-а и сулфатације је уочен у претходним студијама коришћењем хлората , аналога сулфата, као компетитивног инхибитора АТП сулфурилазе.[7] ПАПС је косупстрат и извор активираног сулфата и за цитосолне сулфотрансферазе и за угљене хидратне сулфотрансферазе, које се налазе у Голџијевом апарату. ПАПС се креће између цитосола и Голџијевог лумена преко ПАПС/ПАП (3'-фосфоаденозин-5'-фосфат) транслоказе, трансмембранског антипортера.[8]

Прецизан механизам који сулфотрансферазе користе још увек се разјашњава, али студије су показале да сулфотрансферазе користе ин-лине механизам трансфера сулфонила који је аналоган механизму трансфера фосфорила који користе многе киназе, што је логично с обзиром на висок ниво структурне и функционалне сличности између киназа и сулфотрансфераза (Слика 2).[9] У угљикохидратним сулфотрансферазама идентификован је конзервирани лизин на активном месту везивања ПАПС, што је аналогно конзервираном лизину на активном месту везивања АТП киназа. Студије поравнања секвенци протеина показују да је овај лизин сачуван и у цитосолним сулфотрансферазама.[10][11] Протеин сеqуенце алигнмент студиес индицате тхат тхис лyсине ис цонсервед ин цyтосолиц сулфотрансферасес ас wелл.[4]

Поред конзервираног лизина, сулфотрансферазе имају високо конзервиран хистидин на активном месту.[12] На основу очувања ових остатака, теоријских модела и експерименталних мерења, предложено је теоријско прелазно стање за катализовану сулфатизацију (Слика 3).[12]

Слика 2:Поступак којим карбохидратна сулфотрансфераза катализује пренос сулфонил групе на карбохидратну групу присутну у гликопротеину или гликолипиду може се упоредити са механизмом којим киназа катализује пренос фосфатне групе. Оба ова ензима користе лизин остатак на својим активним местима за интеракцију са молекулима који учествују у реакцији; АТП, који учествује у реакцији киназе, има сличну улогу као ПАПС у реакцији карбохидратне сулфотрансферазе (означено зеленом бојом). Група која се преноси је приказана црвеном бојом; важно је напоменути да је пренос координисан око лизина. Супстрат је приказан црном бојом. Скраћеница Сиа се односи на сијаличну киселину.[6][9]
Слика 3: Чепмен и сарадници су 2004. године[12] предложили модел прелазног стања за катализовану сулфатизацију. Обратите пажњу на употребу конзервираних остатака лизина и хистидина

Биолошка функција[уреди | уреди извор]

Угљено хидратна сулфотрансфераза су трансмембрански ензими у Голџију, задужени за модификацију карбохидратних структура на гликолипидима и гликопротеинима током њиховог транспорта кроз секреторни пут.[4] Ови ензими се карактеришу кратким цитоплазматским Н-терминалом, једним трансмембранским доменом и обимним C-терминалним луминалним доменом Голџијевог апарата.[6] Они се значајно разликују од цитосолних сулфотрансфераза, како по својој структури, тако и по функцији. Док цитосолне сулфотрансферазе учествују у метаболичким процесима модификујући супстрате малих молекула као што су стероиди, флавоноиди, неуротрансмитери и феноли, угљено хидратна сулфотрансфераза игра кључну улогу у екстрацелуларној сигнализацији и адхезији, генеришући уникатне лиганде кроз модификацију карбохидратних структура.[4][13] Будући да су супстрати угљено хидратне сулфотрансферазе већи, они поседују већа активна места у односу на цитосолне сулфотрансферазе.

Постоје две главне породице угљено хидратних сулфотрансфераза: хепаран сулфотрансферазе и галактоза/Н-ацетилгалактозамин/Н-ацетилглукозамин 6- О- сулфотрансферазе (ГСТ).[14][15]

Хепаран сулфотрансферазе[уреди | уреди извор]

Хепаран сулфат је гликозаминогликан (ГАГ) који је ксилозом повезан са серинским остацима протеина као што су перлекан , синдекан или глипикан.[16] Сулфација хепаран сулфата ГАГ-а помаже да се пружи разноликост протеинима на ћелијској површини и обезбеђује им јединствени образац сулфатирања који им омогућава специфичну интеракцију са другим протеинима.[12] На пример, у мастоцитима пентасахарид који се везује за АТ-III се синтетише уз есенцијалне кораке сулфатизације хепаран сулфата. Везивање хепаран сулфата у овом пентасахариду за АТ-III инактивира факторе коагулације крви тромбин и фактор Xа.[17] Такође је познато да хепаран сулфати ступају у интеракцију са фактором раста, цитокинима, хемокинима, протеинима који везују липиде и мембрану и молекулима адхезије.

ГСТ[уреди | уреди извор]

Глутатион С-трансферазе (ГСТ) катализују сулфацију на 6-хидроксилној позицији галактозе, Н-ацетилгалактозамина или Н-ацетилглукозамина.[15] Ови ензими су есенцијални за посттранслациону модификацију гликопротеина, учествујући у сулфацији која омогућава ћелијску комуникацију и сигнализацију. Додатно, ГСТ имају улогу у сулфацији протеина ванћелијског матрикса (ЕЦМ), што је значајно за одржавање структуралног интегритета и међућелијске интеракције.[4][18] На пример, ГСТ катализују сулфацију гликопротеина који излажу епитопе специфичне за везивање L-селектина, као што је 6-сулфо сијалил-Луис X, што је важно за регрутацију леукоцита у подручја хроничне упале.[18] Такође, ГСТ су одговорни за правилну функцију ЕЦМ у рожњачи, где њихова дисфункција може довести до замагљивања рожњаче.[18]

Повезаност са болестима[уреди | уреди извор]

Угљено хидратна сулфотрансфераза је предмет интензивног истраживања у контексту фармаколошких циљева због њене фундаменталне улоге у процесима ћелијске сигнализације, адхезије и структуралне подршке ванћелијског матрикса (ЕЦМ). Специфично, њихова функција у коагулацији крви, модулацији хроничних инфламаторних стања и очувању структуре рожњаче истиче се као потенцијално терапеутски релевантна. Осим тога, угљено хидратна сулфотрансфераза се показала значајна у контексту вирусних инфекција, укључујући интеракције са вирусом херпес симплекса тип 1 (ХСВ-1) и вирусом хумане имунодефицијенције тип 1 (ХИВ-1).[12] Доказано је да су домени хепаран сулфата есенцијални за везивање ХСВ-1, што омогућава вирусном продору у ћелију.[19] Док се, супротно томе показало да комплекси хепаран сулфата везују за ХИВ-1 и инхибирају његов улазак у ћелију преко примарног рецептора ЦД4.[12]

Мутације у гену карбохидратне сулфотрансферазе 6 (ЦХСТ6) су директно повезане са макуларном дистрофијом рожњаче (MCD), стањем које се наслеђује аутозомно рецесивно. Овај ген се налази на локусу 16q22, што је документовано у Онлине Менделиан Инхеританце ин ман (ОМИМ) под уносом ОМИМ #217800

Људски протеини из ове фамилије[уреди | уреди извор]

  • Угљено хидратне сулфотрансферазе 6 (ЦХСТ6) су ензими који користе 3'-фосфо-5'-аденил-сулфат (ПАПС) као донор сулфата за катализацију преноса сулфата на позицију 6 не-редукованог Н-ацетилглукозамина (ГлцНАц) у кератан ланцима. Ови ензими су кључни за процес сулфације кератана у рожници, што је есенцијално за очување њене прозирности.
  • Угљено хидратне сулфотрансферазе 8 (ЦХСТ8) и 9 (ЦХСТ9) су одговорне за пренос сулфата на позицију 4 не-редукованог Н-ацетилгалактозамина (ГалНАц) у Н-гликанима и О-гликанима.[20] Они играју важну улогу у биосинтези гликопротеинских хормона лутропина и тиротропина, омогућавајући сулфацију њихових угљенохидратних структура.
  • Угљено хидратна сулфотрансфераза 10 (ЦХСТ10) преноси сулфат на позицију 3 терминалне глукуронске киселине у олигосахаридима који су везани за протеине и липиде..[21] Овај ензим усмерава биосинтезу ХНК-1 угљенохидратне структуре, сулфатног остатка глукуронил-лактозаминила који се налази на многим молекулима неуралног препознавања, укључених у ћелијске интеракције током онтогенетског развоја и синаптичке пластичности код одраслих.
  • Угљено хидратне сулфотрансферазе 11-13 (ЦХСТ11, ЦХСТ12, ЦХСТ13) катализују пренос сулфата на позицију 4 ГалНАц остатка у хондроитину.[22] Хондроитин сулфат је доминантни протеогликан присутан у хрскавици и широко дистрибуиран на површинама многих ћелија и екстрацелуларних матрица. Сматра се да неки, али не сви, од ових ензима такође преносе сулфат на дерматан.
  • Угљено хидратна сулфотрансфераза Д4СТ1 (Д4СТ1) је специјализована за пренос сулфата на позицију 4 ГалНАц остатка у дерматан сулфату.[23]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Моон, АФ.; Едаветтал, СЦ.; Крахн, ЈМ.; Муноз, ЕМ.; Негисхи, M.; Линхардт, РЈ.; Лиу, Ј.; Педерсен, ЛЦ. (октобар 2004). „Струцтурал аналyсис оф тхе сулфотрансферасе (3-о-сулфотрансферасе исоформ 3) инволвед ин тхе биосyнтхесис оф ан ентрy рецептор фор херпес симплеx вирус 1”. Ј Биол Цхем. 279 (43): 45185—93. ПМЦ 4114238 Слободан приступ. ПМИД 15304505. дои:10.1074/јбц.М405013200 Слободан приступ. 
  2. ^ Нелсон, Р M; Венот, А; Бевилацqуа, M П; Линхардт, Р Ј; Стаменковиц, I (1995). „Царбохyдрате-Протеин Интерацтионс ин Васцулар Биологy”. Аннуал Ревиеw оф Целл анд Девелопментал Биологy. 11 (1): 601—631. ИССН 1081-0706. ПМИД 8689570. дои:10.1146/аннурев.цб.11.110195.003125. 
  3. ^ Хоопер, L.V.; Баензигер, Ј.У. (1993). „Сулфотрансферасе анд Глyцосyлтрансферасе Аналyсес Усинг а 96-Wелл Филтратион Плате”. Аналyтицал Биоцхемистрy. 212 (1): 128—133. ИССН 0003-2697. ПМИД 8368484. дои:10.1006/абио.1993.1301. 
  4. ^ а б в г д Боwман, К; Бертоззи, C (1999). „Царбохyдрате сулфотрансферасес: медиаторс оф еxтрацеллулар цоммуницатион”. Цхемистрy & Биологy. 6 (1): Р9—Р22. ИССН 1074-5521. ПМИД 9889154. дои:10.1016/С1074-5521(99)80014-3 Слободан приступ. 
  5. ^ а б Клаассен, CD.; Болес, ЈW. (мај 1997). „Сулфатион анд сулфотрансферасес 5: тхе импортанце оф 3'-пхоспхоаденосине 5'-пхоспхосулфате (ПАПС) ин тхе регулатион оф сулфатион”. ФАСЕБ Ј. 11 (6): 404—18. ПМИД 9194521. С2ЦИД 2714626. дои:10.1096/фасебј.11.6.9194521 Слободан приступ. 
  6. ^ а б в Хеммерицх, Стефан (2001). „Царбохyдрате сулфотрансферасес: новел тхерапеутиц таргетс фор инфламматион, вирал инфецтион анд цанцер”. Друг Дисцоверy Тодаy. 6 (1): 27—35. ИССН 1359-6446. ПМИД 11165170. дои:10.1016/С1359-6446(00)01581-6. 
  7. ^ Баеуерле, ПА.; Хуттнер, WБ. (децембар 1986). „Цхлорате--а потент инхибитор оф протеин сулфатион ин интацт целлс”. Биоцхем Биопхyс Рес Цоммун. 141 (2): 870—7. ПМИД 3026396. дои:10.1016/с0006-291x(86)80253-4. 
  8. ^ Озеран, ЈД.; Wестлеy, Ј.; Сцхwартз, НБ. (март 1996). „Идентифицатион анд партиал пурифицатион оф ПАПС транслоцасе”. Биоцхемистрy. 35 (12): 3695—703. ПМИД 8619989. дои:10.1021/би951303м. 
  9. ^ а б Какута, Y.; Петротцхенко, ЕВ.; Педерсен, ЛЦ.; Негисхи, M. (октобар 1998). „Тхе сулфурyл трансфер мецханисм. Црyстал струцтуре оф а ванадате цомплеx оф естроген сулфотрансферасе анд мутатионал аналyсис”. Ј Биол Цхем. 273 (42): 27325—30. ПМИД 9765259. дои:10.1074/јбц.273.42.27325 Слободан приступ. 
  10. ^ Камио, К.; Хонке, К.; Макита, А. (децембар 1995). „Пyридоxал 5'-пхоспхате биндс то а лyсине ресидуе ин тхе аденосине 3'-пхоспхате 5'-пхоспхосулфате рецогнитион сите оф глyцолипид сулфотрансферасе фром хуман ренал цанцер целлс”. Глyцоцоњ Ј. 12 (6): 762—6. ПМИД 8748152. С2ЦИД 23756686. дои:10.1007/бф00731236. 
  11. ^ Суеyосхи, Татсуyа; Какута, Yосхимитсу; Педерсен, Ларс C.; Wалл, Францес Е.; Педерсен, Лее Г.; Негисхи, Масахико (1998). „А роле оф Лyс614 ин тхе сулфотрансферасе ацтивитy оф хуман хепаран сулфате Н-деацетyласе/Н-сулфотрансферасе”. ФЕБС Леттерс. 433 (3): 211—214. ИССН 0014-5793. ПМИД 9744796. С2ЦИД 9055616. дои:10.1016/С0014-5793(98)00913-2 Слободан приступ. 
  12. ^ а б в г д ђ Цхапман, Ели; Бест, Мицхаел D.; Хансон, Сарах Р.; Wонг, Цхи-Хуеy (2004). „Сулфотрансферасес: Струцтуре, Мецханисм, Биологицал Ацтивитy, Инхибитион, анд Сyнтхетиц Утилитy”. Ангеwандте Цхемие Интернатионал Едитион. 43 (27): 3526—3548. ИССН 1433-7851. ПМИД 15293241. дои:10.1002/ание.200300631. 
  13. ^ Фаланy, ЦН. (март 1997). „Ензyмологy оф хуман цyтосолиц сулфотрансферасес”. ФАСЕБ Ј. 11 (4): 206—16. ПМИД 9068609. С2ЦИД 8983883. дои:10.1096/фасебј.11.4.9068609 Слободан приступ. 
  14. ^ Схwорак, НW.; Лиу, Ј.; Петрос, ЛМ.; Зханг, L.; Кобаyасхи, M.; Цопеланд, НГ.; Јенкинс, НА.; Росенберг, РД. (фебруар 1999). „Мултипле исоформс оф хепаран сулфате D-глуцосаминyл 3-О-сулфотрансферасе. Исолатион, цхарацтеризатион, анд еxпрессион оф хуман цднас анд идентифицатион оф дистинцт геномиц лоци”. Ј Биол Цхем. 274 (8): 5170—84. ПМИД 9988767. дои:10.1074/јбц.274.8.5170 Слободан приступ. 
  15. ^ а б Хеммерицх, С.; Росен, СД. (септембар 2000). „Царбохyдрате сулфотрансферасес ин лyмпхоцyте хоминг”. Глyцобиологy. 10 (9): 849—56. ПМИД 10988246. дои:10.1093/глyцоб/10.9.849 Слободан приступ. 
  16. ^ Росенберг, РД.; Схwорак, НW.; Лиу, Ј.; Сцхwартз, ЈЈ.; Зханг, L. (мај 1997). „Хепаран сулфате протеоглyцанс оф тхе цардиовасцулар сyстем. Специфиц струцтурес емерге бут хоw ис сyнтхесис регулатед?”. Ј Цлин Инвест. 99 (9): 2062—70. ПМЦ 508034 Слободан приступ. ПМИД 9151776. дои:10.1172/ЈЦИ119377. 
  17. ^ Лиу, Ј.; Схwорак, НW.; Фритзе, ЛМ.; Еделберг, ЈМ.; Росенберг, РД. (октобар 1996). „Пурифицатион оф хепаран сулфате D-глуцосаминyл 3-О-сулфотрансферасе”. Ј Биол Цхем. 271 (43): 27072—82. ПМИД 8900198. дои:10.1074/јбц.271.43.27072 Слободан приступ. 
  18. ^ а б в Грунwелл, Јоцелyн Р.; Ратх, Виргиниа L.; Расмуссен, Јyтте; Цабрило, Зељка; Бертоззи, Царолyн Р. (2002). „Цхарацтеризатион анд Мутагенесис оф Гал/ГлцНАц-6-О-сулфотрансферасес†”. Биоцхемистрy. 41 (52): 15590—15600. ИССН 0006-2960. ПМИД 12501187. дои:10.1021/би0269557. 
  19. ^ Схукла, D.; Лиу, Ј.; Блаиклоцк, П.; Схwорак, НW.; Баи, X.; Еско, ЈД.; Цохен, ГХ.; Еисенберг, РЈ.; et al. (октобар 1999). „А новел роле фор 3-О-сулфатед хепаран сулфате ин херпес симплеx вирус 1 ентрy”. Целл. 99 (1): 13—22. ПМИД 10520990. С2ЦИД 14139940. дои:10.1016/С0092-8674(00)80058-6 Слободан приступ. 
  20. ^ Фукуда M, Хираока Н, Хиндсгаул О, Мисра А, Белот Ф (2001). „Р ин ботх Н- анд О-глyцанс”. Глyцобиологy. 11 (6): 495—504. ПМИД 11445554. дои:10.1093/глyцоб/11.6.495 Слободан приступ. 
  21. ^ Онг Е, Фукуда M, Yех ЈЦ, Динг Y, Хиндсгаул О (1998). „Еxпрессион цлонинг оф а хуман сулфотрансферасе тхат дирецтс тхе сyнтхесис оф тхе ХНК-1 глyцан он тхе неурал целл адхесион молецуле анд глyцолипидс”. Ј. Биол. Цхем. 273 (9): 5190—5. ПМИД 9478973. дои:10.1074/јбц.273.9.5190 Слободан приступ. 
  22. ^ Онг Е, Фукуда M, Фукуда МН, Накагаwа Х, Хираока Н, Акама ТО (2000). „Молецулар цлонинг анд еxпрессион оф тwо дистинцт хуман цхондроитин 4-О-сулфотрансферасес тхат белонг то тхе ХНК-1 сулфотрансферасе гене фамилy”. Ј. Биол. Цхем. 275 (26): 20188—96. ПМИД 10781601. дои:10.1074/јбц.М002443200 Слободан приступ. 
  23. ^ Баензигер ЈУ, Xиа Г, Еверс МР, Канг ХГ, Сцхацхнер M (2001). „Молецулар цлонинг анд цхарацтеризатион оф а дерматан-специфиц Н-ацетyлгалацтосамине 4-О-сулфотрансферасе”. Ј. Биол. Цхем. 276 (39): 36344—53. ПМИД 11470797. дои:10.1074/јбц.М105848200 Слободан приступ. 


Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Ugljeno_hidratna_sulfotransferaza&oldid=27841875”