ALOX12

ALOX12
Protein ALOX12 PDB 2ABU.png
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów:
Identyfikatory
, 12-LOX, 12S-LOX, LOG12, 12-lipoksygenaza arachidonianowa, typ 12S
Identyfikatory zewnętrzne
ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

RefSeq (białko)

Lokalizacja (UCSC)
PubMed search
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

ALOX12 ( EC 1.13.11.31 ), znany również jako 12-lipoksygenaza arachidonianowa , 12-lipoksygenaza , jest 12S - lipoksygenaza , 12-LOX i 12S - LOX jest enzymem typu lipooksygenazy , który u ludzi kodowany przez gen ALOX12 , który znajduje się wraz z innymi lipooksygenazami na chromosomie 17p13.3. ALOX12 to białko o masie 75 kilodaltonów , składające się z 663 aminokwasów.

Nomenklatura

Identyfikatory
12-lipoksygenazy arachidonianowej
nr WE 1.13.11.31
nr CAS 82391-43-3
Bazy danych
IntEnz Widok IntEnz
BRENDA Wpis BRENDY
ExPASy Widok NiceZyme
KEGG Wpis KEGG
MetaCyc szlak metaboliczny
PRYM profil
Struktury PDB RCSB PDB PDBe PDB suma
Ontologia genów AmiGO / QuickGO
Szukaj
PKW artykuły
PubMed artykuły
NCBI białka

Inne nazwy systematyczne ALOX12 obejmują 12S-lipoksygenazę, 12-lipoksygenazę typu płytkowego, arachidonian: 12-oksydoreduktaza tlenu, Delta12-lipoksygenazę, 12Delta-lipoksygenazę i lipoksygenazę C-12. ALOX12, często określany jako 12-lipoksygenaza płytkowa, różni się od 12-lipoksygenazy typu leukocytarnego, którą można znaleźć u myszy, szczurów, krów i świń, ale nie u ludzi. 12-lipoksygenaza typu leukocytów u tych gatunków zwierząt ma 73-86% identyczności aminokwasów z ludzkim ALOX15 , ale tylko 57-66% identyczności z ludzką 12-lipoksygenazą typu płytkowego i, podobnie jak ALOX15, metabolizuje kwas arachidonowy głównie do 15 ( S kwas )-hydroperoksy-5Z , 8Z , 11Z , 13E - eikozatetraenowy (tj. 15( S )-HpETE; patrz kwas 15-hydroksyeikozatetraenowy ). Odpowiednio, 12-lipoksygenaza leukocytów gryzoni jest uważana za ortolog ALOX15 i jest oznaczona jako Alox15 .

Ludzkie ALOX12 i ALOX15 wraz z Alox12 i Alox15 typu leukocytów gryzoni są powszechnie określane jako 12/15-lipoksygenazy w oparciu o ich zdolność do metabolizowania kwasu arachidonowego zarówno do 12( S )-HpETE, jak i 15( S )-HpETE i do prowadzenia tego samego metabolizmu na kwasie arachidonowym, który jest estryfikowany do fosfolipidów błonowych ; ludzki ALOX15B wytwarza 15( S )-HpETE, ale nie 12( S )-HpETE i dlatego nie jest uważany za 12/15-lipoksygenazę. Badania nad rolą ALOX12 w patofizjologii przy użyciu głównych modeli takich badań funkcjonalnych, szczurów i myszy, są skomplikowane, ponieważ żaden gatunek nie posiada lipooksygenazy, w której przeważa 12 ( S )-HETE, a zatem jest metabolicznie równoważny ALOX12. Na przykład funkcje wywnioskowane dla Alox12 u myszy z niedoborem Alox12 przy użyciu metod knockout mogą nie wskazywać podobnej funkcji dla ALOX12 u ludzi ze względu na różnice w aktywnościach metabolicznych tych dwóch enzymów. Funkcja ALOX12 jest dodatkowo zaciemniana przez ludzki ALOX15, który metabolizuje kwas arachidonowy głównie do 15( S )-HpETE, ale także wytwarza mniejsze, ale wciąż znaczące ilości 12( S )-HpETE (patrz ALOX15 ).

ALOX12 różni się także od 12-lipoksygenazy arachidonianowej typu 12R (ALOX12B), która metabolizuje kwas arachidonowy do stereoizomeru R 12 ( S )-HpETE, mianowicie 12( R )-hydroperoksy- 5Z , 8Z , 10E , Kwas 14Z - ikozatetraenowy (12( R )-HpETE), produkt o zupełnie innych rolach patofizjologicznych niż 12( S )-HpETE (patrz ALOX12B ).

Odkrycie

ALOX12, pierwotnie nazywany 12-lipoksygenazą arachidonianową, został po raz pierwszy scharakteryzowany przez laureata Nagrody Nobla, Bengta I. Samuelssona i jego słynnego kolegę, Matsa Hamberga, w 1974 r., wykazując, że ludzkie płytki krwi metabolizują kwas arachidonowy nie tylko na drodze dobrze znanej cyklooksygenazy do prostaglandyny i kwas 12-hydroksyheptadekatrienowy , ale także przez szlak niezależny od cyklooksygenazy do 12 ( S kwas )-hydroperoksy-5,8,10,14-eikozatetraenowy; ta aktywność była pierwszą scharakteryzowaną aktywnością lipooksygenazy ssaków. W 1975 roku potwierdzono pierwszą aktywność biologiczną tego metabolitu w badaniach wykazujących, że symuluje on chemotaksję ludzkich neutrofili . W ciągu następnych kilku lat ludzki ALOX12 został oczyszczony, scharakteryzowany biochemicznie i sklonowany molekularnie jego gen .

Dystrybucja tkanek

Opierając się głównie na obecności swojego mRNA , ludzki ALOX12 jest rozprowadzany głównie w płytkach krwi i leukocytach oraz na niższych poziomach w warstwie podstawnej naskórka (szczególnie w zmianach skórnych łuszczycy ) , wysepkach Langerhansa w trzustce i niektórych nowotworach .

Czynności enzymatyczne

Wydaje się, że kontrola aktywności ALOX12 opiera się głównie na dostępności substratów wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (PUFA), które są uwalniane z magazynowania w fosfolipidach błonowych przez stymulację komórek. Enzym bierze udział w metabolizmie kwasu arachidonowego prowadząc następującą reakcję chemiczną , w której jego substratami kwas arachidonowy (określany również jako arachidonian lub chemicznie kwas 5Z , 8Z , 11Z , 14Z - eikozatetraenowy) i O 2 (czyli tlen ) a jego produktem jest kwas 12S -hydroperoksy -5 Z ,8 Z ,10 E ,14 Z -eikozatetraenowy (czyli kwas 12S -hydroperoksyeikozatetraenowy lub 12S - HpETE):

  • arachidonian + O 2 → 12 S -hydroperoksy-5 Z ,8 Z ,10 E ,14 Z -kwas eikozatetraenowy

W komórkach 12S HpETE może być dalej metabolizowany przez sam ALOX12, przez ALOXE3 lub być może inne, jeszcze nie w pełni zidentyfikowane, syntazy hepoksyliny do hepoksyliny A3 (8 R/S -hydroksy-11,12-oksydo-5 Z ,9 E kwas , 14Z -eikozatrienowy) i B3 (kwas 10R /S -hydroksy-11,12-oksydo-5Z , 8Z , 14Z - eikozatrienowy):

  • kwas 12 S -hydroperoksy-5Z,8Z,10E,14Z-eikozatetraenowy → 8 R/S -hydroksy-11,12-oksydo-5 Z ,9 E ,14 Z -kwas eikozatrienowy + 10 R/S -hydroksy-11, Kwas 12-oksydo-5 Z ,8 Z ,14 Z -eikozatrienowy

Hepoksyliny mogą promować pewne reakcje zapalne , zwiększać odczuwanie bólu (tj. allodynię dotykową ), regulować regionalny przepływ krwi i przyczyniać się do regulacji ciśnienia krwi w modelach zwierzęcych (patrz Hepoksyliny ). Znacznie częściej jednak 12S - HpETE jest szybko redukowany do produktu hydroksylowego przez wszechobecną komórkową aktywność peroksydazy, tworząc w ten sposób kwas 12S- hydroksy -5Z , 8Z , 10E , 14Z - eikozatetraenowy, tj. Kwas 12-hydroksyeikozatetraenowy lub 12 S -HETE:

  • 12S - hydroperoksy-5( Z ),8( Z ),10( E ),14( Z )-eikozatetraenowy → 12S -hydroksy -5( Z ),8( Z ),10( E ),14( Kwas Z )-eikozatetraenowy

12 S -HETE promuje reakcje zapalne, może być zaangażowany w odczuwanie puritis (tj. swędzenia) w skórze i reguluje regionalny przepływ krwi w modelach zwierzęcych; promuje również złośliwe zachowanie hodowanych ludzkich komórek nowotworowych, jak również wzrost niektórych nowotworów w modelach zwierzęcych (patrz 12-HETE ). Podczas gdy arachidonian i 12( S )-HETE są odpowiednio dominującymi substratami i produktami ALOX12, enzym ten metabolizuje również inne PUFA. Metabolizuje kwas tłuszczowy omega-3 , kwas dokozaheksaenowy (DHA, tj. 4 ( Z ), 7 ( Z ), 10 ( Z ), 13 ( Z ), 16 ( Z ), 19 ( Z ) -kwas dokozaheksaenowy do 14 ( R ) -hydroperoksy-4 ( Z ), 8 ( Z ), 10 ( Z ),12( E ),16( Z ),19( Z )-kwas dokozaheksaenowy)(tj. 17-hydroperoksy-DHA); następnie ALOX12 lub niezidentyfikowany enzym typu epoksydazy może metabolizować ten związek pośredni do epoksydu, 13,14-epoksy-4( Z ),7( Z ),9( E ),11( E ),16( Z ), kwas 19( Z )-dokozaheksaenowy (tj. 13,14-e-marezyna), który metabolizował do 7 R ,14 S -dihydroksy-4 Z ,8 E ,10 E ,12 Z ,16 Z ,19 Z -dokozaheksaenowy kwas (tj. Maresin 1), przez niezidentyfikowany enzym typu hydrolazy epoksydowej :

  • DHA → 17-hydroperoksy-DHA → 13,14-e-maresin → Maresin-1

Maresin 1 ma zestaw działań, które mogą przeciwstawiać się działaniom 12( S )-HETE i hepoksylin; należy do klasy metabolitów PUFA zwanych wyspecjalizowanymi mediatorami wspomagającymi rozdzielczość (SPM), które mają działanie przeciwzapalne, przeciwbólowe i inne działania obronne. ALOX12 działa również na leukotrien A4 (LTA4) w dwukomórkowej reakcji zwanej metabolizmem międzykomórkowym: ludzkie neutrofile metabolizują kwas arachidonowy do jego 5,6-epoksydu, LTA4, i uwalniają ten związek pośredni do pobliskich neutrofili, które metabolizują go do lipoksyny A4 ( 5S , 6 R , 15 S kwas -trihydroksy-7E , 9E , 11Z , 13Z - eikozatetraenowy) i lipoksyna B4 (kwas 5S , 14R , 15S - trihydroksy-6E , 8Z , 10E , 12E - eikozatetraenowy); obie lipoksyny są SPM o wielu działaniach podobnych do SPM (patrz lipoksyna ). ALOX12 może również metabolizować mniejsze ilości DHA do produktów wtórnych, w tym 17-hydroperoksy-DHA, 11-hydroperoksy-DHA i 8,14-dihydroksy-DHA ALOX12 może również metabolizować 5 ( S )-HETE do kwasu 5S,12S-dihydroksyeikozatetraenowego (12,15-diHETE) i 15S - HETE do 14,15S - diETE . Chociaż związki te nie zostały dokładnie ocenione pod kątem aktywności biologicznej, wykazano, że 17-hydroperoksy-HDHA i zredukowany produkt, do którego jest szybko przekształcany w komórkach, 17-hydroksy-HDHA, hamują wzrost hodowanych ludzkich komórek raka prostaty, powodując im wejść w apoptozę .

Badania na zwierzętach

Badania na gryzoniach pozbawionych lub z niedoborem 12-lipoksygenazy typu leukocytarnego, Alox12 (która jest najbliżej spokrewniona z ludzkim ALOX15), sugerują, że enzym ten: a) zapobiega rozwojowi i powikłaniom cukrzycy wywołanej dietą i/lub genetycznie dysfunkcja komórek /tkanek tłuszczowych i otyłość; b) rozwój miażdżycy i stłuszczeniowego zapalenia wątroby ; b) regulowanie skurczu, rozszerzania, ciśnienia, przebudowy i angiogenezy naczyń krwionośnych ; c) utrzymanie prawidłowej funkcji nerek, układu nerwowego i mózgu; oraz d) rozwój choroby Alzheimera . W tych badaniach zazwyczaj nie jest jasne, który z metabolitów Alox12 był zaangażowany.

Badania przedkliniczne

Syndrom metabliczny

Zespół metaboliczny to zespół co najmniej trzech z pięciu następujących schorzeń: otyłość brzuszna (ośrodkowa) , podwyższone ciśnienie krwi , podwyższony poziom glukozy w osoczu na czczo (lub jawna cukrzyca ), wysokie stężenie triglicerydów w surowicy i niski poziom lipoprotein o dużej gęstości (HDL) . ) poziomy. ALOX12 i jego metabolit, 12( S )-HETE, są podwyższone w wysepkach Langerhansa u pacjentów z cukrzycą typu 1 lub typu 2 jak również w komórkach tłuszczowych białej tkanki tłuszczowej chorobliwie otyłych pacjentów z cukrzycą typu 2. Komórki PP (tj. komórki gamma) wysp trzustkowych wydają się być głównym, jeśli nie jedynym miejscem, w którym ALOX12 ulega ekspresji u tych pacjentów. Badania sugerują, że w wysepkach Langerhansa ALOX12 i jego produkt 12( S )-HETE powodują nadmierną produkcję reaktywnych form tlenu i stany zapalne, które prowadzą do utraty komórek beta wydzielających insulinę , a tym samym cukrzycy typu 1 i 2 oraz w tkance tłuszczowej nadmiar w AlOX12, 12( S )-HETE, reaktywne formy tlenu i stany zapalne prowadzą do dysfunkcji komórek tłuszczowych (patrz także 12-HETE#Zapalenie i choroby zapalne oraz 12-HETE#Cukrzyca ). Rzeczywiście, w jednym badaniu polimorfizm pojedynczego nukleotydu , rs2073438, zlokalizowany w regionie intronu genu ALOX12 , był istotnie powiązany z całkowitą i procentową masą tłuszczu u otyłych młodych Chińczyków w porównaniu do szczupłych młodych mężczyzn. ALOX12 i 12( S )-HETE są również zaangażowane w samoistne nadciśnienie tętnicze (patrz następna sekcja). W związku z tym ALOX12 i jego metabolit(y) mogą przyczyniać się do rozwoju i/lub progresji otyłości, cukrzycy, nadciśnienia tętniczego i/lub zespołu metabolicznego.

Naczynia krwionośne

Selektywny, ale nie całkowicie specyficzny inhibitor ALOX12 zmniejszał odpowiedź wzrostową hodowanych ludzkich komórek śródbłonka na zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów i czynnik wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF); ta redukcja została częściowo odwrócona przez 12( S )-HETE; 12( S )-HETE stymuluje również ludzkie linie komórkowe prostaty do produkcji VEGF. Wyniki te sugerują, że reakcje wzrostu na dwa czynniki wzrostu obejmują stymulację 12( S )-HETE przez komórki śródbłonka, a zatem ALOX12 może być celem dla zmniejszenia neowaskularyzacji, która sprzyja chorobom artretycznym i nowotworowym. 12( S )-HETE rozszerza również ludzkie tętnice mikrokrążenia wieńcowego poprzez aktywację kanałów potasowych BKca mięśni gładkich tych naczyń i dlatego sugeruje się, że jest czynnikiem hiperpolaryzującym pochodzącym ze śródbłonka . Wreszcie, wariant pojedynczego nukleotydu w genie ALOX12 (R261Q [3957 G>A]) został powiązany z nadciśnieniem pierwotnym i zwiększenie wydalania 12( S )-HETE z moczem u ludzi i może być czynnikiem przyczyniającym się do pierwotnego nadciśnienia tętniczego (patrz także 12-HETE#Blood pressure ).

choroba Alzheimera

Pacjenci z chorobą Alzheimera lub innymi postaciami demencji mają znacznie wyższy poziom 12( S )-HETE (i 15( S )-HETE) w płynie mózgowo-rdzeniowym w porównaniu z osobami zdrowymi w tym samym wieku. Uzupełniające badania na modelach gryzoni niosących ludzkie zmutowane geny dla białka prekursorowego amyloidu i / lub białka tau (patrz białko tau # Znaczenie kliniczne ), które wytwarzają zespoły podobne do demencji Alzheimera, implikują 12 ( S ) -HETE, 15 ( S )-HETE i enzymu typu 12/15-lipoksygenazy w rozwoju i progresji objawów podobnych do choroby Alzheimera i objawów u tych zwierząt. W jednym badaniu stwierdzono podwyższenie mRNA ALOX12 w tkance mózgowej z chorobą Alzheimera w porównaniu z pacjentami z grupy kontrolnej. Wyniki te sugerują, że ALOX12 (lub ALOX15) może przyczyniać się do rozwoju choroby Alzheimera u ludzi.

Rak

Badania nad rakiem prostaty wykazały, że ludzkie linie komórkowe raka prostaty w hodowli wykazują nadekspresję ALOX12, nadprodukcję 12( S )-HETE i odpowiadają na 12( S )-HETE poprzez zwiększenie tempa proliferacji, zwiększenie ekspresji integryn na powierzchni komórek , zwiększenie ich przeżywalność i opóźnianie ich apoptozy oraz zwiększanie ich wytwarzania czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego i MMP9 (tj. metalopeptydazy Matrix 9); selektywne (ale nie całkowicie) specyficzne inhibitory ALOX12 zmniejszały proliferację i przeżywalność tych komórek (patrz także 12-HETE#rak prostaty ). Odkrycie to sugeruje, że ALOX12 i jego produkt 12( S )-HETE mogą przyczyniać się do wzrostu i rozprzestrzeniania się raka prostaty u ludzi. Ostatnio hipermetylacja genu ALOX12 w tkance raka prostaty została powiązana z klinicznymi predyktorami wysokiego wskaźnika nawrotów choroby. Niektóre badania wykazały, że 12( S )-HETE promuje również wzrost i/lub związane z nim zachowania pronowotworowe różnych innych typów hodowanych linii komórek nowotworowych (patrz 12-HETE#Inne nowotwory ). Wykazano, że ALOX12 oddziałuje z keratyną 5 i LMNA przeszukiwane w drożdżowej bibliotece oddziaływań dwuhybrydowych z komórek ludzkiego raka naskórkowego A431 ; białka te są kandydatami do regulacji 12-LOX, szczególnie w komórkach nowotworowych.

Funkcja płytek krwi

Chociaż po raz pierwszy zidentyfikowano w ludzkich płytkach krwi, rola ALOX12 i jego głównych metabolitów, 12( S )-HpETE i 12( S )-HETE w funkcji płytek pozostaje kontrowersyjna i niejasna; możliwe jest, że szlak metaboliczny ALOX12-12(S)-HETE ma podwójną funkcję w promowaniu lub hamowaniu odpowiedzi płytek krwi w zależności od czynnika stymulującego i badanej odpowiedzi, ale hamowanie ALOX12 może ostatecznie okazać się przydatne w hamowaniu krzepnięcia krwi związanego z płytkami krwi .

Inne skojarzenia

Gen ALOX12 ma allele podatności (rs6502997, rs312462, rs6502998 i rs434473) na chorobę pasożytniczą , ludzką wrodzoną toksoplazmozę . Płód będący nosicielem tych alleli cierpi zatem na zwiększoną podatność na tę chorobę.

Linki zewnętrzne

Dalsza lektura