Wikipedia

GULOP

L-gulonolakton-oksidaza (EC[1]) je enzim koji proizvodi vitamin C, ali je nefunkcionalan kod uskonosnih majmuna (Haplorrhini) (uključujući ljude), neke šišmiše i zamorce. To je katalizator reakcije L-gulono-1,4-laktona s kisikom do L-ksilo-heks-3-gulonolaktona i vodik-peroksida. Koristi FAD kao kofaktor.L-ksilo-heks-3-gulonolakton (2-keto-gulono-gama-lakton) može se spontano, bez enzimskog djelovanja, pretvoriti u heksuronsku kiselinu (askorbinska kiselina).

GULOP
Identifikatori
Aliasi
Vanjski ID-jeviGeneCards: [1]
Ortolozi
VrsteČovjekMiš
Entrez

n/a

n/a

Ensembl

n/a

n/a

UniProt

n
a

n/a

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

Nedostatak gulonolakton-oksidaze

uredi

Nefunkcionalni pseudogen gulonolakton-oksidaze (GULOP) mapiran je u ljudski hromosomu 8, sekvenca 8p21, koji odgovara evolucijski konzerviranom segmentu na svinjskom hromosomu 4 (SSC4) ili 14 (SSC14) .[2][3][4] GULO proizvodi prekursora askorbinske kiseline, koja se spontano pretvara u vitamin ("vitamin C").

Gubitak aktivnosti gena za L-gulonolakton oksidazu (GULO) dogodio se odvojeno u historiji nekoliko vrsta. GULO aktivnost je izgubljena kod nekih vrsta šišmiša, ali druge ga zadržavaju.[5] Gubitak ove enzimske aktivnosti odgovoran je za nemogućnost zamorčića da enzimski sintetiziraju vitamin C. Oba ova događaja desila su se neovisno o gubitku u podredu primata Haplorrhini, uključujući ljude.

Ostatak ovog nefunkcionalnog gena s mnogo mutacija ipak je prisutan u genomima zamoraca i ljudi.[6] Nije poznato postoje li ostaci gena kod šišmiša, kojima nedostaje aktivnost GULO. Čini se da je funkcija GULO-a izgubljena nekoliko puta, a možda i ponovno stečena, u nekoliko redova vrapčarskih ptica Passerine, gdje sposobnost stvaranja vitamina C varira od vrste do vrste.[7]

Gubitak GULO aktivnosti u redu Primates dogodio se prije otprilike 63 miliona godina, otprilike u vrijeme kada se podijelio na podredove Haplorhini (koji je izgubio aktivnost enzima) i Strepsirrhini (koji ga je zadržao) ). Haplorhini ("jednostavnonosi") primati, koji ne mogu enzimski proizvesti vitamin C, uključuju tarzijuse, majmune i ljude. Strepsirrhini (savijeni ili mokronosi) primati, koji i dalje mogu enzimski stvarati vitamin C, uključuju lorije, galagoe, potoe i, u određenoj mjeri, lemure.[8]

Nedostatak L-gulonolakton oksidaze naziva se "hipoaskorbemija" [9] and is described by OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man)[10] kao tzv. javna urođena greška metabolizma, jer pogađa sve ljude. Postoji velika razlika između količina askorbinske kiseline koju drugi primati konzumiraju i onoga što se preporučuje kao "referentni unos" za ljude.[11] U svom očigledno patološkom obliku, učinci nedostatka askorbata se očituju kao skorbut.

Posljedice gubitka

uredi

Vjerovatno je došlo do nekog nivoa adaptacija, nakon gubitka GULO gena kod primata. Eritrocitni Glut1 i povezani unos dehidroaskorbinske kiseline moduliran somastatinskim prekidačem jedinstvene su osobine ljudi i nekoliko drugih sisara, koji su izgubili sposobnost sinteze askorbinske kiseline iz glukoze.[12] Budući da su GLUT-transporteri i stomatin sveprisutno raspoređeni u različitim tipovima i tkivima ljudskih ćelija, može se pretpostaviti da se slične interakcije događaju u ljudskim ćelijama osim u eritrocitima.[13]

Pauling primijetio je da su nakon gubitka endogene proizvodnje askorbata, apo (a) i Lp (a) bili u velikoj mjeri evolucijski favorizirani, djelujući kao surogat askorbata, s obzirom da je velika učestalost pojavljivanja povišenih nivoa Lp (a) u plazmi vrsta koje su izgubile sposobnost sinteze askorbata.[14] Također, samo red Primates dijeli regulaciju ekspresije CAMP-gena vitamina D, što se javlja nakon gubitka gena GULO.[15]

Johnson et al. pretpostavili su da je mutacija GULOP-a (pseudogena koji proizvodi L-gulonolakton oksidazu), tako da je prestao proizvoditi GULO, mogla biti od koristi ranim primatima, povećanjem nivoa mokraćne kiseline i povećanjem efekata fruktoze na težinu dobitka i nakupljanja masti. Zbog nedostatka zaliha hrane, to je mutantima dalo prednost preživljavanja.[16]

Životinjski modeli

uredi

Studije ljudskih bolesti imale su koristi od dostupnosti malih laboratorijskih životinjskih modela. Međutim, tkiva životinjskih modela s GULO genom općenito imaju visoku razinu askorbinske kiseline, pa su često na njih samo mali uticaji egzogenog vitamina C. Ovo je veliki nedostatak za studije koje uključuju endogene redoks sisteme primata i drugih životinja kojima nedostaje taj gen.

Zamorci su popularan ljudski model. Izgubili su sposobnost sinteze L-gulono-gama-laktonske oksidaze, prije 20 miliona godina.[6]

U 1999, Maeda et al. genetički su modificirali miševe s inaktiviranim GULO genom. Mutirani miševi, poput ljudi, u potpunosti ovise o vitaminu C u prehrani i pokazuju promjene koje ukazuju da je integritet njihove vaskulature ugrožen.[17] GULO-/- mice were used as a human model in multiple subsequent studies.[18]

Bilo je uspješnih pokušaja aktiviranja izgubljene enzimske funkcije kod različitih životinjskih vrsta.[19][20][21][22] Također su identificirani i razni GULO-mutanti.[23][24]

Biljni modeli

uredi

Kod biljaka je važan vitamin C u reguliranju morfologije cijele biljke, ćelijske strukture i razvoja biljaka, što je jasno utvrđeno karakterizacijom mutanata sa niskim sadržajem vitamina C iz Arabidopsis thaliana, krompira, duhana, paradajza i riže. Povećava sadržaj vitamina C prekomjernom ekspresijom inozitol-oksigenaza i gulono-1,4-lakton oksidaze u A. thaliana dovodi do poboljšane biomase i tolerancije na abiotski stres.[25][26]

Alternativni supstrati i srodni enzimi

uredi

GULO pripada porodici šećer-1,4-lakton-oksidaza, koja također sadrži enzim kvasca D-arabinono-1,4-lakton oksidaza (ALO). ALO proizvodi eritorbinsku kiselinu sa svojom kanonskom podlogom. Ova porodica je zauzvrat potfamilija sa više šećera-1,4-lakton oksidaza, koja također uključuje bakterijsku L-gulono-1,4-lakton dehidrogenazu i biljnu galaktonolakton-dehidrogenazu.[27] Sve ove aldonolakton-oksidoreduktaze imaju ulogu u nekom obliku sinteze vitamina C, a neke (uključujući GULO i ALO) prihvataju podloge drugih članova.[28]

Također pogledajte

uredi

Reference

uredi
  1. ^ 1.1.3.8
  2. ^ GULOP Arhivirano 27. 9. 2007. na Wayback Machine – iHOP
  3. ^ Nishikimi M, Koshizaka T, Ozawa T, Yagi K (decembar 1988). "Occurrence in humans and guinea pigs of the gene related to their missing enzyme L-gulono-gamma-lactone oxidase". Archives of Biochemistry and Biophysics. 267 (2): 842–6. doi:10.1016/0003-9861(88)90093-8. PMID 3214183.
  4. ^ Nishikimi M, Fukuyama R, Minoshima S, Shimizu N, Yagi K (maj 1994). "Cloning and chromosomal mapping of the human nonfunctional gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in man". The Journal of Biological Chemistry. 269 (18): 13685–8. doi:10.1016/S0021-9258(17)36884-9. PMID 8175804.
  5. ^ Cui J, Pan YH, Zhang Y, Jones G, Zhang S (februar 2011). "Progressive pseudogenization: vitamin C synthesis and its loss in bats". Molecular Biology and Evolution. 28 (2): 1025–31. doi:10.1093/molbev/msq286. PMID 21037206.
  6. ^ a b Nishikimi M, Kawai T, Yagi K (oktobar 1992). "Guinea pigs possess a highly mutated gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the key enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in this species". The Journal of Biological Chemistry. 267 (30): 21967–72. doi:10.1016/S0021-9258(19)36707-9. PMID 1400507.
  7. ^ Martinez del Rio C (1997). "Can Passerines Synthesize Vitamin C?" (PDF). The Auk. 114 (3): 513–516. doi:10.2307/4089257. JSTOR 4089257.
  8. ^ Pollock JI, Mullin RJ (maj 1987). "Vitamin C biosynthesis in prosimians: evidence for the anthropoid affinity of Tarsius". American Journal of Physical Anthropology. 73 (1): 65–70. doi:10.1002/ajpa.1330730106. PMID 3113259.
  9. ^ HYPOASCORBEMIA – NCBI
  10. ^ OMIM – Online Mendelian Inheritance in Man – NCBI
  11. ^ Milton K (septembar 2003). "Micronutrient intakes of wild primates: are humans different?" (PDF). Comparative Biochemistry and Physiology. Part A, Molecular & Integrative Physiology. 136 (1): 47–59. doi:10.1016/S1095-6433(03)00084-9. PMID 14527629.
  12. ^ Montel-Hagen A, Kinet S, Manel N, Mongellaz C, Prohaska R, Battini JL, Delaunay J, Sitbon M, Taylor N (mart 2008). "Erythrocyte Glut1 triggers dehydroascorbic acid uptake in mammals unable to synthesize vitamin C". Cell. 132 (6): 1039–48. doi:10.1016/j.cell.2008.01.042. PMID 18358815.
  13. ^ Mandl J, Szarka A, Bánhegyi G (august 2009). "Vitamin C: update on physiology and pharmacology". British Journal of Pharmacology. 157 (7): 1097–110. doi:10.1111/j.1476-5381.2009.00282.x. PMC 2743829. PMID 19508394.
  14. ^ Pauling L, Rath (1992). "A Unified Theory of Human Cardiovascular Disease" (PDF). Journal of Orthomolecular Medicine. 7 (1).
  15. ^ Gombart AF (novembar 2009). "The vitamin D-antimicrobial peptide pathway and its role in protection against infection". Future Microbiology. 4 (9): 1151–65. doi:10.2217/fmb.09.87. PMC 2821804. PMID 19895218.
  16. ^ Johnson RJ, Andrews P, Benner SA, Oliver W (2010). "Theodore E. Woodward award. The evolution of obesity: insights from the mid-Miocene". Transactions of the American Clinical and Climatological Association. 121: 295–305, discussion 305–8. PMC 2917125. PMID 20697570.
  17. ^ Maeda N, Hagihara H, Nakata Y, Hiller S, Wilder J, Reddick R (januar 2000). "Aortic wall damage in mice unable to synthesize ascorbic acid". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (2): 841–6. doi:10.1073/pnas.97.2.841. PMC 15418. PMID 10639167.
  18. ^ Li Y, Schellhorn HE (oktobar 2007). "New developments and novel therapeutic perspectives for vitamin C". The Journal of Nutrition. 137 (10): 2171–84. doi:10.1093/jn/137.10.2171. PMID 17884994.
  19. ^ Toyohara H, Nakata T, Touhata K, Hashimoto H, Kinoshita M, Sakaguchi M, Nishikimi M, Yagi K, Wakamatsu Y, Ozato K (juni 1996). "Transgenic expression of L-gulono-gamma-lactone oxidase in medaka (Oryzias latipes), a teleost fish that lacks this enzyme necessary for L-ascorbic acid biosynthesis". Biochemical and Biophysical Research Communications. 223 (3): 650–3. doi:10.1006/bbrc.1996.0949. PMID 8687450.
  20. ^ Li Y, Shi CX, Mossman KL, Rosenfeld J, Boo YC, Schellhorn HE (decembar 2008). "Restoration of vitamin C synthesis in transgenic Gulo-/- mice by helper-dependent adenovirus-based expression of gulonolactone oxidase". Human Gene Therapy. 19 (12): 1349–58. doi:10.1089/hgt.2008.106. PMID 18764764.
  21. ^ Ha MN, Graham FL, D'Souza CK, Muller WJ, Igdoura SA, Schellhorn HE (mart 2004). "Functional rescue of vitamin C synthesis deficiency in human cells using adenoviral-based expression of murine l-gulono-gamma-lactone oxidase". Genomics. 83 (3): 482–92. doi:10.1016/j.ygeno.2003.08.018. PMID 14962674.
  22. ^ Yu, Rosemary. "DEVELOPMENT OF ROBUST ANIMAL MODELS FOR VITAMIN C FUNCTION". Open Access Dissertations and Theses. McMaster University Library. Arhivirano s originala, 13. 5. 2013. Pristupljeno 8. 2. 2013.
  23. ^ Hasan L, Vögeli P, Stoll P, Kramer SS, Stranzinger G, Neuenschwander S (april 2004). "Intragenic deletion in the gene encoding L-gulonolactone oxidase causes vitamin C deficiency in pigs" (PDF). Mammalian Genome. 15 (4): 323–33. doi:10.1007/s00335-003-2324-6. hdl:20.500.11850/422871. PMID 15112110. S2CID 23479620.
  24. ^ Mohan S, Kapoor A, Singgih A, Zhang Z, Taylor T, Yu H, Chadwick RB, Chung YS, Chung YS, Donahue LR, Rosen C, Crawford GC, Wergedal J, Baylink DJ (septembar 2005). "Spontaneous fractures in the mouse mutant sfx are caused by deletion of the gulonolactone oxidase gene, causing vitamin C deficiency". Journal of Bone and Mineral Research. 20 (9): 1597–610. doi:10.1359/JBMR.050406. PMID 16059632. S2CID 28699531.
  25. ^ Lisko KA, Torres R, Harris RS, Belisle M, Vaughan MM, Jullian B, Chevone BI, Mendes P, Nessler CL, Lorence A (decembar 2013). "Arabidopsis leads to enhanced biomass and tolerance to abiotic stresses". In Vitro Cellular & Developmental Biology. Plant. 49 (6): 643–655. doi:10.1007/s11627-013-9568-y. PMC 4354779. PMID 25767369.
  26. ^ Radzio JA, Lorence A, Chevone BI, Nessler CL (decembar 2003). "L-Gulono-1,4-lactone oxidase expression rescues vitamin C-deficient Arabidopsis (vtc) mutants". Plant Molecular Biology. 53 (6): 837–44. doi:10.1023/B:PLAN.0000023671.99451.1d. PMID 15082929. S2CID 37821860.
  27. ^ "L-gulonolactone/D-arabinono-1,4-lactone oxidase (IPR010031)". InterPro. Pristupljeno 3. 2. 2020.
  28. ^ Aboobucker, SI; Lorence, A (januar 2016). "Recent progress on the characterization of aldonolactone oxidoreductases". Plant Physiology and Biochemistry. 98: 171–85. doi:10.1016/j.plaphy.2015.11.017. PMC 4725720. PMID 26696130.

Dopunska literatura

uredi


 Portal Biologija
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=GULOP&oldid=3379834"