Arahidonat 5-lipoksigenaza, poznata i kao ALOX5, 5-lipoksigenaza, 5-LOX ili 5-LO, jest enzim koji ne sadrži hemsko gvođe (EC 1.13.11.34) i kod je ljudikodirana genom ALOX5.[1] Arahidonat 5-lipoksigenaza je član porodice lipoksigenaznih enzima. Pretvara supstrate esencijalnih masnih kiselina (EFA) u leukotrijene, kao i široki spektar drugih biološki aktivnih proizvoda. ALOX5 je sadašnji cilj farmaceutske intervencije u brojnim bolestima.

ALOX5
Identifikatori
Aliasi
Vanjski ID-jeviGeneCards: [1]
Ortolozi
VrsteČovjekMiš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNK)

n/a

n/a

RefSeq (bjelančevina)

n/a

n/a

Lokacija (UCSC)n/an/a
PubMed pretragan/an/a
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjek
Arahidonat 5-lipoksigenaza
Identifikatori
EC broj1.13.11.34
CAS broj80619-02-9
Baze podataka
IntEnzIntEnz pregled
BRENDABRENDA unos
ExPASyNiceZyme pregled
KEGGKEGG unos
MetaCycmetabolički put
PRIAMprofil
PDB struktureRCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
Ontologija genaAmiGO / QuickGO
Pretraga
PMCčlanci
PubMedčlanci
NCBIproteini

Aminokiselinska sekvenca

uredi

Dužina polipeptidnog lanca je 674 aminokiseline, а molekulska težina 77.983 Da.[2]

1020304050
MPSYTVTVATGSQWFAGTDDYIYLSLVGSAGCSEKHLLDKPFYNDFERGA
VDSYDVTVDEELGEIQLVRIEKRKYWLNDDWYLKYITLKTPHGDYIEFPC
YRWITGDVEVVLRDGRAKLARDDQIHILKQHRRKELETRQKQYRWMEWNP
GFPLSIDAKCHKDLPRDIQFDSEKGVDFVLNYSKAMENLFINRFMHMFQS
SWNDFADFEKIFVKISNTISERVMNHWQEDLMFGYQFLNGCNPVLIRRCT
ELPEKLPVTTEMVECSLERQLSLEQEVQQGNIFIVDFELLDGIDANKTDP
CTLQFLAAPICLLYKNLANKIVPIAIQLNQIPGDENPIFLPSDAKYDWLL
AKIWVRSSDFHVHQTITHLLRTHLVSEVFGIAMYRQLPAVHPIFKLLVAH
VRFTIAINTKAREQLICECGLFDKANATGGGGHVQMVQRAMKDLTYASLC
FPEAIKARGMESKEDIPYYFYRDDGLLVWEAIRTFTAEVVDIYYEGDQVV
EEDPELQDFVNDVYVYGMRGRKSSGFPKSVKSREQLSEYLTVVIFTASAQ
HAAVNFGQYDWCSWIPNAPPTMRAPPPTAKGVVTIEQIVDTLPDRGRSCW
HLGAVWALSQFQENELFLGMYPEEHFIEKPVKEAMARFRKNLEAIVSVIA
ERNKKKQLPYYYLSPDRIPNSVAI

Gen ALOX5, koji zauzima 71,9 kb na hromosomu 10 (sve ostale ljudske lipoksigenaze grupirane su zajedno na romosomu 17), sastavljen je od 14 egzona podijeljenih sa 13 introna koji kodiraju zreli protein os 78 kDA. ALOX5 koji se sastoji od 673 aminokiseline. Regija promotorskog gena ALOX5-a sadrži osam GC kutija, ali mu nedostaju TATA-kutije ili CAT-kutije i stoga podsjeća na promotore gena tipskog gena za održavane. Pet od osam GC-kutija je složeno u tandemu i prepoznaju se po faktorima transkripcije Sp1 i Egr-1. Novo mjesto vezanja Sp1 javlja se blizu glavnog početnog mjesta transkripcije (pozicija - 65); jedarno područje bogato GC-om, uključujući mjesta Sp1/Egr-1, može biti kritično za aktivnost baznog 5-LO promotora.[3]

Expresija

uredi

ALOX5 eksprimiraju ćelije koje su primarno uključene u regulaciju upala, alergija i drugih imunskih odgovora, npr. neutrofili, eozinofili, bazofili, monociti, makrofagi, mastociti, dendritske ćelije i B-limfociti . Trombociti, T-ćelije s i eritrociti su ALOX5-negativni. U koži Langerhansove ćelije snažno eksprimiraju ALOX5. Fibroblasti, ćelije glatkih mišića i endotelne ćelije ispoljavaju nizak nivo ALOX5.[3][4] Nadregulacija ALOX5 se može pojaviti tokom sazrijevanja leukocita i u ljudskim neutrofilima tretiranim faktorom stimulacije kolonije granulocitnih makrofaga, a zatim stimuliran fiziološkim sredstvima.

Aberantna ekspresija LOX5 vidi se u različitim tipovima tumoskog raka kod ljudi in vivo, kao i u različitim tipovima ćelija raka kod ljudi in vitro; ti tumori i ćelijske linije uključuju one iz gušterače, prostate i debelog crijeva. Proizvodi ALOX5, posebno 5-hidroksieikosatetraenska i 5-okso-eikosatetraenska kiselina, podstiču proliferaciju ovih ALOX5 aberantno eksprimirajućih tumorskih linija sugerirajući da za njih ALOX5 djeluje kao pro-maligni faktor, a samim tim i za širenje njihovi tumorskih roditelja.[3]

Studije s uzgojenim ljudskim ćelijama otkrile su da postoji veliki broj alternativnih varijanti prerade ALOX5 IRNK zbog alternativne prerade. Fiziološke i/ili patološke posljedice ovoga tek trebaju biti definirane. U jednoj studiji, međutim, pokazalo se da tumori ljudskog mozga ispoljavaju tri varijante prerađene iRNK (2,7, 3,1 i 6,4 kb) pored punih tipova 8,6 lb; obilje varijanti koreliralo je sa malignošću ovih tumora, što sugerira da mogu imati ulogu u razvoju ovih tumora.[3]

Biohemija

uredi

Ljudski ALOX5 je rastvorljiv, monomerni protein koji se sastoji od 673 aminokiselina sa molekulskom težinom od ~78 kDa. Strukturno, ALOX5 ima:[4][5]

Enzim ima dvije katalitičke aktivnosti kako je prikazano njegovim metabolizmom arahidonske kiseline. ALOX5-ova dehidrogenazna aktivnost dodaje ostatak hidroperoksil (tj. HO2) u arahidonsku kiselinu (tj. 5Z , 8Z, 11Z, 14Z-eikosatetraensku kiselinu) na ugljiku 5 njegove 1,4-dienske grupe (tj. njegovih 5 Z, 8 Z dvostrukih veza) da formiraju 5(S) -hidroperoksi-6E, 8Z, 11Z, 14Z-eikozatetraensku kiselinu (tj. 5S-HpETE reakcija ).[6] Intermedijer od 5 S-HpETE može tada biti objavljen enzim i brzo se reducira ćelijskim glutation peroksidazama na odgovarajući alkohol, 5 (S)-hidroksi-6E, 8 Z, 11 Z, 14Z-eikozatetraenojska kiselina (tj. 5-HETE), ili, alternativno, dalje metabolizirana djelovanjem epoksidaze ALOX5 (također zvane LTA4-sintaza) koja pretvara 5S-HpETE u njegovu epoksid, 5S, 6S-hidroksi-6E, 8Z, 11Z, 14Z-eikozatetraensku kiselinu (tj. LTA4).[7] Na LTA4 tada djeluje odvojeni, rastvorljivi enzim, leukotrien-A4 hidrolaza, kako bi nastao dihidroksilni proizvod, leukotrijen B4 (LTB4, tj. 5S, 12R -dihidroksi-5S, 6Z , 8E, 10E, 12R, 14Z-eikozatetraenska kiselina) ili bilo LTC4-sintaza ili mikrosomska glutation S-transferaza 2 (MGST2), koje vežu sumpor cisteinovog tio (tj. SH) ostatka u tripeptidu glutamat-cistein-glicin do ugljika 6 LTA4, čime nastaje LTC4 (tj. 5S-hidroksi, 6R-(S-glutationil) -7 E, 9 E, 11 Z, 14 Z-eikozatetraenska kiselina). Glu i Gly ostaci LTC4 mogu se ukloniti postupno pomoću gama-glutamiltransferaza i dipeptidaze kako bi nastali uzastopno LTD4 i LTE4.[5][8] U različitoj mjeri, drugi PUFA-supstrati ALOX5 slijede slične metaboličke puteve, kako bi nastali analogni proizvodi.

Sisarski enzimi Alox5, koji nisu ljudski, poput onih u glodara, imaju, barem općenito, slične strukture, distribucije, aktivnosti i funkcije kao i ljudski ALOX5. Stoga se čini da su studije modela Alox5 na glodarima vrijedne za definiranje funkcije ALOX5 kod ljudi .

Klinički značaj

uredi

Upala

uredi

Studije ukazuju na to da ALOX5 doprinosi urođenoj imunosti doprinoseći rastućim upalnim odgovorima na širok raspon akutnih (npr. patogenih invazija, trauma i opekotine. Međutim, ALOX5 također doprinosi razvoju i progresiji prekomjernih i hroničnih upalnih reakcija kao što su reumatoidni artritis, ateroskleroza, upalna bolest crijeva i autoimunka bolest s (vidi Upala). Ove dvostruke funkcije vjerovatno odražavaju sposobnost ALOX5 da formira:

  • a) potentni hemotaksijski faktor, LTB4, a moguće i slabiji hemotaksijski faktor, 5S-HETE, koji služi za privlačenje i na drugi način aktiviranje upalno-induciranih ćelija, kao što su cirkulirajući leukociti i tkivni makrofagi i dendritske ćelije i
  • b) lipoksin i resoflin potporodica SPM-a, koji imaju tendenciju inhibiranja ovih ćeliaa, kao i ukupni upalni odgovori.[9][10][11]

Alergija

uredi

ALOX5 doprinosi razvoju i progresiji alergija i alergijskih upalnih reakcija i bolesti kao što su alergijski rinitis, konjunktivitis, astma, osipi , i ekcemi (pogledajte Alergija). Ova aktivnost odražava njeno formiranje

  • a) LTC4, LTD4 i LTE4 koji promiču vaskularnu permeabilnost, kontraktiraju glatke mišiće dišnih putova i na drugi način ometaju ta tkiva i
  • b) LTB4 i moguće 5-okso-ETE, koji su hemotaksijski faktori i aktivatori ćelijskog tipa koji podstiče takve reakcije eozinofila.[9][12] 5-Okso-ETE i, u manjoj mjeri, 5S-HETE, također djeluju sinergijski s drugim proalergijskim posrednikom, faktor koji aktivira trombocite, da stimulira i na drugi način aktivira eozinofile.[12][13][14][15]

Reakcije preosjetljivosti

uredi

ALOX5 doprinosi nealergijskim reakcijama respiratornog sistema i kože, kao što su astma izazvana aspirinom, reakcije preosjetljivosti na NSAID, NSAID-ima izazvani nealergijski rinitis, nesteroidni protivupalni lijekovi koji nisu izazvani alergijski konjunktivitis, angioedem izazvan NSAIL-om, ili urtikarijski izazvan NSAID-om; takođe može doprineti reakcijama preosetljivosti respiratornog sistema na hladan vazduh, a možda čak i na alkoholna pića. Ovi patološki odgovori vjerovatno uključuju iste nastale ALOX5 metabolite, kao i one koji podstiču alergijske reakcije.[9][16]

Lekovi koji inhibiraju ALOX5

uredi

Gore navedene studije o tkivu, životinjskom modelu i genetičkim studijama na životinjama i ljudima ukazuju na ALOX5 u širokom rasponu bolesti:

Zileuton je odobren u SAD -u za profilaksu i hronično liječenje alergijske astme; koristi se i za liječenje hroničnih nealergijskih reakcija kao što su reakcije alergija na plućima, nosu i konjunktivama, izazvane NSAID-ima, kao i astma uzrokovana vježbom. Zileuton je pokazao neke korisne učinke u kliničkim ispitivanjima za liječenje reumatoidnog artritisa, upalne bolesti crijeva i psorijaza.[9][17] Zileuton je zasad u fazi II studije za liječenje acne vulgaris (blage do umjerene upalne akne na licu) i studije I faze u kombinaciji s imatinibom za liječenje hronične mijeloidne leukemije.[18][19]

Zyleuton i zileuton CR uzrokuju povišenje jetrenih enzima u 2% pacijenata; ova dva lijeka su stoga kontraindicirana u pacijenata s aktivnom bolesti jetre ili upornim povišenjima jetrenih enzima, većim od tri puta gornje granice normale. Prije početka primjene bilo kojeg od ovih lijekova, potrebno je procijeniti funkciju jetre, mjesečno prva tri mjeseca, svaka 2-3 mjeseca do kraja prve godine, a zatim periodično; zileuton također ima prilično nepovoljan farmakološki profil (vidi Zileuton).[20]

Setileuton (MK-0633) je završio kliničko ispitivanje faze II za liječenje astme, hronične opstruktivne bolesti pluća i ateroskleroze (NCT00404313, NCT00418613, odnosno NCT00421278).[18][21] PF-4191834[22] ima kompletiranu fazu II studija za liječenje astme NCT00723021).[18]

Hyperforin, aktivni sastojak biljke kantarion, aktivan je pri mikro molarnim koncentracijama u inhibiranju ALOX5.[23] Indirubin-3'-monoksim, derivat prirodno prisutnog alkaloida, indirubin, također je opisan kao selektivni inhibitor ALOX5 efikasan u nizu bezćelijskih i ćelijskih modelnih sistema.[24] Osim toga, kurkumin, sastavni dio kurkume, jest inhibitor 5-LO kako je definirano u in vitro studijama enzima.[25]

Acetil-keto-beta-bosvelinska kiselina (AKBA), jedna od bioaktivnih bosvelinskih kiselina pronađenih u Boswellia serrata (indijski tamjan) inhibira 5-lipoksigenazu. Boswellia smanjuje edem mozga kod pacijenata ozračenih zbog tumora mozga, a vjeruje se da je to posljedica inhibicije 5-lipoksigenaze.[26][27]

Dok se samo jedan lijek koji inhibira ALOX5 pokazao korisnim u liječenju ljudskih bolesti, u kliničkoj su upotrebi drugi lijekovi koji djeluju nizvodno na putu koji je započeo ALOX5. Montelukast, Zafirlukast i Pranlukast su receptorski antagonisti za Cisteinil leukotrieni receptor 1 koji doprinosi posredovanju u djelovanju LTC4, LTD4 i LTE4. Ovi lijekovi se često koriste kao profilaksa i za hronično liječenje alergijske i nealergijske bolesti astme i rinitisa[4] a također može biti korisno za liječenje stečenih djetinjstvenih apneja u snu zbog adenotonzilske hipertrofije (vidi Stečena neupalna miopatija).[28]

Do sada se ni inhibitori sinteze LTB4 (tj. blokatori ALOX5 ili LTA4 hidrolaze) niti inhibitori receptora LTB4 (BLT1 i BLT2) nisu pokazali kao učinkoviti protivupalni lijekovi. Nadalje, blokatori sinteze LTC4, LTD4 i LTE4 (tj. Inhibitori ALOX5), kao i LTC4 i LTD4 receptorski antagonisti pokazali su se inferiornima u odnosu na kortikosteroide, kao pojedinačnu terapiju za upornu astmu, posebno kod pacijenti sa opstrukcijom disajnih puteva. Kao drugi lijek koji se dodaje kortikosteroidima, inhibitori leukotriena djeluju inferiorno u odnosu na beta2-adrenergijski agonist u liječenju astme.[29]

Također pogledajte

uredi

Inhibitor arahidonat 5-lipoksigenaze

Reference

uredi
  1. ^ Funk CD, Hoshiko S, Matsumoto T, Rdmark O, Samuelsson B (Apr 1989). "Characterization of the human 5-lipoxygenase gene". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 86 (8): 2587–91. Bibcode:1989PNAS...86.2587F. doi:10.1073/pnas.86.8.2587. PMC 286962. PMID 2565035.
  2. ^ "UniProt, P09917". Pristupljeno 29. 8. 2021.
  3. ^ a b c d Ochs MJ, Suess B, Steinhilber D (2014). "5-lipoxygenase mRNA and protein isoforms". Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology. 114 (1): 78–82. doi:10.1111/bcpt.12115. PMID 24020397.
  4. ^ a b c Anwar Y, Sabir JS, Qureshi MI, Saini KS (2014). "5-lipoxygenase: a promising drug target against inflammatory diseases-biochemical and pharmacological regulation". Current Drug Targets. 15 (4): 410–22. doi:10.2174/1389450114666131209110745. PMID 24313690.
  5. ^ a b Rådmark O, Werz O, Steinhilber D, Samuelsson B (2015). "5-Lipoxygenase, a key enzyme for leukotriene biosynthesis in health and disease". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1851 (4): 331–9. doi:10.1016/j.bbalip.2014.08.012. PMID 25152163.
  6. ^ R01595 u bazi podataka KEGG Pathway.
  7. ^ Reaction R03058 at KEGG Pathway Database.
  8. ^ Ahmad S, Thulasingam M, Palombo I, Daley DO, Johnson KA, Morgenstern R, Haeggström JZ, Rinaldo-Matthis A (2015). "Trimeric microsomal glutathione transferase 2 displays one third of the sites reactivity". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics. 1854 (10 Pt A): 1365–71. doi:10.1016/j.bbapap.2015.06.003. PMID 26066610.
  9. ^ a b c d Greška kod citiranja: Nevaljana oznaka <ref>; nije naveden tekst za reference s imenom Haeggström_2011
  10. ^ Rossi AG, O'Flaherty JT (1991). "Bioactions of 5-hydroxyicosatetraenoate and its interaction with platelet-activating factor". Lipids. 26 (12): 1184–8. doi:10.1007/bf02536528. PMID 1668115. S2CID 3964822.
  11. ^ Basil MC, Levy BD (2016). "Specialized pro-resolving mediators: endogenous regulators of infection and inflammation". Nature Reviews. Immunology. 16 (1): 51–67. doi:10.1038/nri.2015.4. PMC 5242505. PMID 26688348.
  12. ^ a b Greška kod citiranja: Nevaljana oznaka <ref>; nije naveden tekst za reference s imenom pmid24056189
  13. ^ Oussalah A, Mayorga C, Blanca M, Barbaud A, Nakonechna A, Cernadas J, Gotua M, Brockow K, Caubet JC, Bircher A, Atanaskovic M, Demoly P, K Tanno L, Terreehorst I, Laguna JJ, Romano A, Guéant JL (2016). "Genetic variants associated with drugs-induced immediate hypersensitivity reactions: a PRISMA-compliant systematic review". Allergy. 71 (4): 443–62. doi:10.1111/all.12821. PMID 26678823.
  14. ^ O'Flaherty JT, Kuroki M, Nixon AB, Wijkander J, Yee E, Lee SL, Smitherman PK, Wykle RL, Daniel LW (1996). "5-Oxo-eicosatetraenoate is a broadly active, eosinophil-selective stimulus for human granulocytes". Journal of Immunology. 157 (1): 336–42. PMID 8683135.
  15. ^ Schauberger E, Peinhaupt M, Cazares T, Lindsley AW (2016). "Lipid Mediators of Allergic Disease: Pathways, Treatments, and Emerging Therapeutic Targets". Current Allergy and Asthma Reports. 16 (7): 48. doi:10.1007/s11882-016-0628-3. PMC 5515624. PMID 27333777.
  16. ^ Barros R, Moreira A, Padrão P, Teixeira VH, Carvalho P, Delgado L, Lopes C, Severo M, Moreira P (2015). "Dietary patterns and asthma prevalence, incidence and control". Clinical & Experimental Allergy. 45 (11): 1673–80. doi:10.1111/cea.12544. PMID 25818037. S2CID 32499209.
  17. ^ Fanning LB, Boyce JA (2013). "Lipid mediators and allergic diseases". Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 111 (3): 155–62. doi:10.1016/j.anai.2013.06.031. PMC 4088989. PMID 23987187.
  18. ^ a b c Steinhilber D, Hofmann B (2014). "Recent advances in the search for novel 5-lipoxygenase inhibitors". Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology. 114 (1): 70–7. doi:10.1111/bcpt.12114. PMID 23953428.
  19. ^ Cingi C, Muluk NB, Ipci K, Şahin E (2015). "Antileukotrienes in upper airway inflammatory diseases". Current Allergy and Asthma Reports. 15 (11): 64. doi:10.1007/s11882-015-0564-7. PMID 26385352. S2CID 38854822.
  20. ^ "Flavocoxid Drug Record". LiverTox. United States National Library of Medicine. Arhivirano s originala, 19. 8. 2019. Pristupljeno 29. 8. 2021.
  21. ^ Šablon:ClinicalTrialsGov
  22. ^ "PF-4191834". MedKoo Biosciences, Inc. Arhivirano s originala, 6. 10. 2022. Pristupljeno 29. 8. 2021.
  23. ^ Albert D, Zündorf I, Dingermann T, Müller WE, Steinhilber D, Werz O (Dec 2002). "Hyperforin is a dual inhibitor of cyclooxygenase-1 and 5-lipoxygenase". Biochemical Pharmacology. 64 (12): 1767–75. doi:10.1016/s0006-2952(02)01387-4. PMID 12445866.
  24. ^ Blazevic T, Schaible AM, Weinhäupl K, Schachner D, Nikels F, Weinigel C, Barz D, Atanasov AG, Pergola C, Werz O, Dirsch VM, Heiss EH (Mar 2014). "Indirubin-3'-monoxime exerts a dual mode of inhibition towards leukotriene-mediated vascular smooth muscle cell migration". Cardiovascular Research. 101 (3): 522–32. doi:10.1093/cvr/cvt339. PMC 3928003. PMID 24368834.
  25. ^ Bishayee K, Khuda-Bukhsh AR (Sep 2013). "5-lipoxygenase antagonist therapy: a new approach towards targeted cancer chemotherapy". Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 45 (9): 709–19. doi:10.1093/abbs/gmt064. PMID 23752617.
  26. ^ Kirste S (2009). Antiödematöse Wirkung von Boswellia serrata auf das Strahlentherapie-assoziierte Hirnödem [Anti-edematous effect of Boswellia serrata on radiation therapy - associated brain edema] (Ph.D. thesis) (jezik: njemački). Breisgau, Germany: University Freiburg.
  27. ^ Kirste S, Treier M, Wehrle SJ, Becker G, Abdel-Tawab M, Gerbeth K, et al. (august 2011). "Boswellia serrata acts on cerebral edema in patients irradiated for brain tumors: a prospective, randomized, placebo-controlled, double-blind pilot trial". Cancer. 117 (16): 3788–95. doi:10.1002/cncr.25945. PMID 21287538. S2CID 11283379.
  28. ^ Kar M, Altıntoprak N, Muluk NB, Ulusoy S, Bafaqeeh SA, Cingi C (2016). "Antileukotrienes in adenotonsillar hypertrophy: a review of the literature". European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 273 (12): 4111–4117. doi:10.1007/s00405-016-3983-8. PMID 26980339. S2CID 31311115.
  29. ^ Kuhn H, Banthiya S, van Leyen K (2015). "Mammalian lipoxygenases and their biological relevance". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1851 (4): 308–30. doi:10.1016/j.bbalip.2014.10.002. PMC 4370320. PMID 25316652.

Dopunska literatura

uredi

Vanjskl linkovi

uredi

Šablon:Proteini koji vežu gvožđe Šablon:Metabolizam složenih lipida Šablon:Leukotrienergika Šablon:Monooksigenaze