Hem oksygenase
| Hem oksygenase | ||
|---|---|---|
| ||
|
Eksisterende strukturelle data: se UniProt | ||
| Egenskaper av humant protein | ||
| Masse / lengde primærstruktur | 288 aminosyrer | |
| Identifikator | ||
| Genenavn | HMOX1 ; HMOX2 | |
| Eksterne ID-er | ||
| Enzymklassifisering | ||
| EC, kategori | 1.14.99.3 , dioxygenase | |
| Svarstype | oksidasjon | |
| Underlag | Heme + 4 NADPH / H + + 3 O 2 | |
| Produkter | Biliverdin + Fe 2+ + 4 NADP + + CO + 3 H 2 O | |
| Hendelse | ||
| Homologi familie | HOX2 | |
| Parent taxon | skapning | |
Hemoxygenase (HMOX) er navnet på enzymet som oksyderer og bryter ned hem til jern (i form av Fe 3+ ioner), biliverdin og karbonmonoksid . Det forekommer hos pattedyr i det glatte endoplasmatiske retikulumet til cellene, men også i cyanobakterier og rødalger . Mutasjoner i HMOX- genet hos mennesker kan svært sjelden forårsake hem oksygenasemangel . Enzymet er ikke bare uunnværlig for porfyrin-nedbrytning, men er også involvert i signaltransduksjon .
Heme-oksygenase eksisterer hos pattedyr i opptil tre isoformer , hos mennesker i to, den induserbare isoformen heme-oksygenase-1 (HO-1) og den konstituerende isoformen heme-oksygenase-2 (HO-2). Hemoxygenase-1 er et protein med en molær masse på 32 kDa . Hemoksygenase-1 er oppregulert i pattedyrvev av et stort antall stimuli, slik som TGF-β , blodplateavledet vekstfaktor (PDGF) , vaskulær endotelvekstfaktor (VEGF) , stromacelleavledet faktor 1 (SDF-1) , NO , peroksynitritt , lipidperoksider , oksygenmangel (hypoksi) , oksidativt stress , cytokiner og andre. Hemoksygenase-2 blir konstituerende, dvs. H. dannet (uttrykt) i hjernen , endotel og testikler uavhengig av interne og eksterne faktorer . Nedbrytingen av heme av heme oxygenase-systemet er den viktigste kilden til dannelsen av karbonmonoksid i kroppen, som fungerer som en gass transmitter .
|
||
Hem oksygenase katalyserer oksidasjonen av hem til biliverdin med frigjøring av jernioner og karbonmonoksid. Enzymet fungerer "region-spesifikt" på hem-molekylet. Bare α-isomeren av biliverdin frigjøres, som deretter brytes ned av NADPH cytokrom P450 oksidoreduktase til α-isomeren av bilirubin. Reaksjonen fullføres av den NADPH-avhengige reduksjonen av jern i hem-komplekset.
Biologisk betydning
Hemoksygenase-1 og metabolitten karbonmonoksid utfører viktige funksjoner i kroppen: De fremmer dannelsen av nye blodkar (proangiogen effekt) og hemmer inflammatoriske prosesser (antiinflammatorisk effekt) , oksidativt stress (antioksidant effekt) , økt dannelse av bindevev ( antifibrotisk effekt ) og programmert celledød (antiapoptotisk effekt) . VEGF og SDF-1 utøver sin virkning proangiogenetische er karakterisert ved at den hemmer oksygenase induserer . Et stort antall prekliniske og kliniske studier beskriver de antiinflammatoriske effektene av enzymet. I henhold til individuelle undersøkelser kunne HO-1 imidlertid også fremme visse kroniske betennelser og dermed fungere som et grensesnitt mellom fedme og sekundære sykdommer.
HO-1 i tarmslimhinnen bryter ned det heme inntatt med mat.
Medisinsk betydning
Embryonal utvikling
I embryonal utvikling er dannelsen av nye kar og dermed hem oksygenase / karbonmonoksidsystem av avgjørende betydning. Ved svangerskapsforgiftning reduseres konsentrasjonen av hem oksygenase-1 i morkaken , hos de berørte gravide kvinnene reduseres konsentrasjonen av karbonmonoksid i utåndingsluften. Kvinner som røyker og har høye nivåer av karbonmonoksid i blodet, har mindre sannsynlighet for å utvikle svangerskapsforgiftning. I preeklampsi hemmer hemoksygenase-1 og karbonmonoksid frigjøring av antiangiogene mediatorer som løselig fms-lignende tyrosinkinase-1 (sFlt1) og løselig endoglin (sEng) .
Svulstangiogenese
Ulike svulster , inkludert nyrecellekarsinom og prostatakreft, uttrykker høye nivåer av hem oksygenase-1. Hemoksygenase fremmer dannelsen av nye blodkar i svulster og hemmer den programmerte celledød av tumorceller. I dyremodeller fører hemming av hem oksygenase til en reduksjon i tumorvekst.
Sårheling
Dannelsen av nye kar ( neovaskularisering ) er en forutsetning for sårheling . Mus med redusert dannelse av hem oksygenase-1 viser nedsatt sårheling .
diabetes
Enzymet heme oxygenase-1 (HO-1) har vakt oppmerksomhet i forskning på type 2-diabetes . Det er tilstede i betydelige mengder når kroppen er stresset eller syk. Regelmessig trening og riktig ernæring vil ikke føre til at HO-1 øker i sykdomsfremkallende mengder. I følge dette øker mangel på trening nivået av HO-1, noe som forverrer helsetilstanden og igjen øker HO-1-produksjonen.
En studie foreslo høye HO-1 nivåer som en prediktor for metabolsk syndrom .
Bindevevsdannelse
Hemoksygenase-1 hemmer en patologisk økning i bindevev ( fibrose ). Mus med redusert dannelse av hem oksygenase-1 har i obstruksjon av urinutstrømningen ( urinveisobstruksjon ) i den berørte nyre en økt fibrose, økt ekspresjon av TGF-β1 , økt inflammatorisk respons og økt overgang fra epitelceller til stromaceller ( epitelial mesenkymovergang (EMT) ) ). Induksjon av hem oksygenase-1 av hemin hemmer nyrefibrose via en anti-apoptotisk vei; Sinkprotoporfyrin , en hemmer av hemoksygenase-1, eliminerer delvis denne antifibrotiske effekten.
litteratur
- J Dulak et al.: Heme oxygenase-1 og karbonmonoksid i vaskulær patobiologi: fokus på angiogenese . I: Sirkulasjon . 15. jan 117 (2), 2008, s. 231-241 , PMID 18195184 ( ahajournals.org ).
weblenker
Individuelle bevis
- ↑ Verena Engelke, Adina Rocher, Peter Imming: Bensinsender. Paradoks karbonmonoksid. Farmasøytisk avis, 33/2010 [1]
- ↑ Motterlini, R. og LE Otterbein (2010). "Det terapeutiske potensialet til karbonmonoksid." Naturanmeldelser Drug Discovery 9 (9): 728-U724
- ^ Pospisilik J. Andrew et al. HO-1 gjør fete mennesker syke , Max Planck Society, 3. juli 2014
- ↑ Ursula Biermann: MEDISIN - Et enzym som en mulig utløser av diabetes , i Deutschlandfunk " Forschung aktuell " fra 9. juli 2014
- ↑ Jais A et al.: Heme Oxygenase-1 driver metaflammasjon og insulinresistens i mus og menneske , celle , bind 158, nr. 1, s. 25-40, juli 2014
- ↑ JH Kie et al.: Heme Oxygenase-1 Deficiency Promotes Epithelial-Mesenchymal Transition and Renal Fibrosis . I: J Am Soc Nephrol . Nei. 19 , s. 1681-1691 , PMID 18495963 .
- ↑ JH Kim et al.: Heme oxygenase-1 beskytter nyrene fra rotten fra urinveisobstruksjon via en antiapoptotisk vei . I: J Am Soc Nephrol . 17 (5), Mai, 2006, s. 1373-1381 , PMID 16597687 ( artikkel ).