PNPO
Piridoksin-5'-fosfatna oksiidaza je enzim koji je kod ljudi kodiran genom PNPO.[5][6][7]
Vitamin B6 ili piridoksalni 5-osnovni fosfat (PLP), presudan je za normalnu ćelijsku funkciju, a neke ćelije karcinoma imaju značajne razlike u metabolizmu vitamina B6 u odnosu normalne . Enzim koji ograničava brzinu u sintezi vitamina B6 je piridoksin-5-primar-fosfat (PNP) oksidaza (PNPO; EC 1.4.3.5), prema OMIM-u.[7]
Dužina polipeptidnog lanca je 261 aminokiselina, sa molekulskom težinom od 29.988.[8].
Aminokiselinska sekvenca
- Simboli
C: Cistein
D: Asparaginska kiselina
E: Glutaminska kiselina
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin
W: Triptofan
Y: Tirozin
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MTCWLRGVTA | TFGRPAEWPG | YLSHLCGRSA | AMDLGPMRKS | YRGDREAFEE | ||||
| THLTSLDPVK | QFAAWFEEAV | QCPDIGEANA | MCLATCTRDG | KPSARMLLLK | ||||
| GFGKDGFRFF | TNFESRKGKE | LDSNPFASLV | FYWEPLNRQV | RVEGPVKKLP | ||||
| EEEAECYFHS | RPKSSQIGAV | VSHQSSVIPD | REYLRKKNEE | LEQLYQDQEV | ||||
| PKPKSWGGYV | LYPQVMEFWQ | GQTNRLHDRI | VFRRGLPTGD | SPLGPMTHRG | ||||
| EEDWLYERLA | P |
Kloniranje i ekspresija
urediNgo et al. (1998) izolirali su klon PNPO iz biblioteke gena pacovske jetre. Otkrili su da predviđeni protein od 30 kD sadrži motiv PNPO koji se nalazi u PNPO S. cerevisiae i bakterija i pet predviđenih mjesta fosforilacije protein-kinaze C. Kang et al. (2004) klonirali su PNPO pune dužine iz čitave biblioteke cDN K mozga. Izvedeni protein od 261 aminokiseline ima izračunatu molekulsku masu od 30 kD. Mjesta postranslacijskih modifikaciaja uključuju mjesto sulfacije, devet mjesta fosforilacija, tri mjesta N-miristoilacija i sekvencu vezanja RGD ćelija. PNPO ima 90% aminokiselinskog identiteta s mišjim Pnpo-om. Northern blot analizom otkriveni su transkripti od 2,4 i 3,4 kb u svim ispitivanim ljudskim tkivima, s razlikom u veličini transkripta, zbog upotrebe alternativnih mjesta poliadenilacije. Najviše je bilo iz jetre, a zatim skeletnih mošića i bubrega. Western blot analiza otkrila je protein od 30 kD u svim ispitivanim tkivima i ćelijskim linijama.
Funkcija gena
urediPNPO aktivnost je razvojno regulirana u jetri pacova, jer je niska u jetri fetusa, a visoka u jetri odraslih. Ngo et al. (1998) pokazali su da je ekspresija PNPO na sličan razvojni način regulirana u mozgu pacova. Pored toga, pokazali su da je, analogno hepatomima glodara, ekspresija PNPO u tumorima mozga glodara bila uporediva ili niža od one koja je bila prisutna u fetusnom mozgu pacova. Međutim, ispitivane ćelije ljudskih neuroblastoma pokazale su varijabilnu PNPO aktivnost; ćelijska linija ljudskog hepatocelularnog karcinoma sadržavala je relativno visoku aktivnost PNPO, uporedivu sa onom koja se nalazi u normalnoj ljudskoj jetri. Kang et al. (2004) okarakterizirali su enzimska svojstva rekombinantnog PNPO, nakon ekspresije u E. coli. PNPO je pretvorio i PNP i piridoksamin 5-osnovni fosfat u PLP, a PLP proizvod je bio inhibitor. Analiza mutacije pokazala je da su za konzervirane enzimske aktivnosti potrebni prvi N-terminalni konzervirani segment heliksa i C-terminalni ostaci 25.
Kang et al. (2004) odredili su da gen PNPO sadrži sedam egzona i raspon od 7,7 kb. Regija promotora pokazuje karakteristike domaćinskih gena, sa CpG otokom i mjestima koja vežu Sp1, ali bez TATA-u sličnih sekvenci.
Analizom genomske sekvence, Kang et al. (2004) mapirali su gen PNPO na hromosomskoj sekvenci 17q21.32, a mišji gen na hromosomu 11.
Molekulska genetika
urediU pet pacijenata iz tri porodice s nedostatkom PNPO (PNPOD), Mills et al. (2005) identificirali su homozigotnu misenss mutaciju, mjestoprerade i zaustavljanje mutacija kodona u PNPO genu. Ekspresijske studije u ćelijama jajnika kineskog hrčka pokazale su da su mjesto prerade (IVS3-1G-A) i mutacije stop kodona (X262Q) nultne mutacije i da je misens mutacija (R229W) značajno smanjila piridoks (am) aktivnost fosfat oksidaze. Autori su sugerirali da eksprimiranje optimalnih nivoa PLP u mozgu može biti važno kod mnogih neuroloških poremećaja kod kojih je metabolizam neurotransmitera poremećen (bilo kao primarni ili kao sekundarni fenomen).
U 11 pacijenata iz sedam nepovezanih porodica sa PNPOD-om, Plecko et al. (2014) identificirali su tri različite bialelne mutacije u PNPO genu; šest porodica imalo je istu homozigotnu misense mutaciju (R225H). Svih šest porodica je porijeklom iz bivše Jugoslavije. Studije in vitro funkcionalne ekspresije u CHO ćelijama pokazale su da se mutirani protein R225H nije mogla uočiti enzimska aktivnost. Većina pacijenata imala je djelimičan ili čak potpun odgovor na liječenje piridoksinom.
Kod dva nepovezana dječaka s PNPOD-om, Ware et al. (2014) identificirali su dvije različite homozigotne misense mutacije u genu PNPO. Funkcionalne studije varijanti nisu izvedene.
Modelni organizmi
uredi| Svojstvo | Fenotip |
|---|---|
| Vijabilnost homozigota | Nenormalno |
| Studija recesivne letalnosti | Nenormalno |
| Plodnost | Normalno |
| Tjelesna težina | Normalno |
| Tesst otvorenog polja: anksioznost | Normalno |
| Neurološka procjena | Normalno |
| Snaga stiska | Normalno |
| Test vruće ploče | Normalno |
| Dismorfologija | Normalno |
| Indirektna kalorimetrija | Normalno |
| Test tolerancije glukoze | Normalno |
| Slušni odgovor moždanog stabla | Normalno |
| DEXA | Normalno |
| Radiografija | Normalno |
| Tjelesna temperatura | Normalno |
| Morfologija ika | Normalno |
| Klinička hemija (nalaz) | Normalno |
| Hematologija | Normalno |
| Leukociti periferne krvi | Normalno |
| Mikronukleus test | Normalno |
| Težina srca | Normalno |
| Histopatologija oka | Normalno |
| Salmonella infekcija | Normal[9] |
| Citrobacter infekcija | Normal[10] |
| Svi testovi i analize su iz [11][12] |
U proučavanju PNPO funkcije, korišteni su modelni organizmi. Uvjetna linija nokaut-miševa, zvana Pnpotm1a (KOMP) Wtsi[13][14] generirana je kao dio programa Međunarosnog konzorcija za miševe – visokopropusnog projekta mutageneze za generiranje i distribuciju životinjskih modela bolesti zainteresiranim naučnicima.[15][16][17]
Muške i ženske životinje prolazile su standardizirani fenotipski skrining, kako bi se utvrdili efekti delecije.[11][18] Od 24 izvedena testa ina mutantnim miševima, uočene su dvije značajne abnormalnosti.[11] Tokom gestacije, nije utvrđen homozigotni mutantni embrion, pa tako nijedan nije preživio do odvikavanja. Preostali testovi su izvedeni na mutiranim heterozigotnim odraslim miševima; nisu opažene nikakve dodatne značajne abnormalnosti kod ovih životinja.[11]
Reference
uredi- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000108439 - Ensembl, maj 2017
- ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000018659 - Ensembl, maj 2017
- ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ Ngo EO, LePage GR, Thanassi JW, Meisler N, Nutter LM (Jun 1998). "Absence of pyridoxine-5'-phosphate oxidase (PNPO) activity in neoplastic cells: isolation, characterization, and expression of PNPO cDNA". Biochemistry. 37 (21): 7741–8. doi:10.1021/bi972983r. PMID 9601034.
- ^ Kang JH, Hong ML, Kim DW, Park J, Kang TC, Won MH, Baek NI, Moon BJ, Choi SY, Kwon OS (Jun 2004). "Genomic organization, tissue distribution and deletion mutation of human pyridoxine 5'-phosphate oxidase". Eur J Biochem. 271 (12): 2452–61. doi:10.1111/j.1432-1033.2004.04175.x. PMID 15182361.
- ^ a b "Entrez Gene: PNPO pyridoxamine 5'-phosphate oxidase".
- ^ "UniProt, Q9NVS9". Pristupljeno 12. 9. 2017.
- ^ "Salmonella infection data for Pnpo". Wellcome Trust Sanger Institute.
- ^ "Citrobacter infection data for Pnpo". Wellcome Trust Sanger Institute.
- ^ a b c d Gerdin AK (2010). "The Sanger Mouse Genetics Programme: High throughput characterisation of knockout mice". Acta Ophthalmologica. 88: 925–7. doi:10.1111/j.1755-3768.2010.4142.x. S2CID 85911512.
- ^ Mouse Resources Portal, Wellcome Trust Sanger Institute.
- ^ "International Knockout Mouse Consortium". Arhivirano s originala, 3. 4. 2012. Pristupljeno 10. 6. 2021.
- ^ "Mouse Genome Informatics".
- ^ Skarnes, W. C.; Rosen, B.; West, A. P.; Koutsourakis, M.; Bushell, W.; Iyer, V.; Mujica, A. O.; Thomas, M.; Harrow, J.; Cox, T.; Jackson, D.; Severin, J.; Biggs, P.; Fu, J.; Nefedov, M.; De Jong, P. J.; Stewart, A. F.; Bradley, A. (2011). "A conditional knockout resource for the genome-wide study of mouse gene function". Nature. 474 (7351): 337–342. doi:10.1038/nature10163. PMC 3572410. PMID 21677750.
- ^ Dolgin E (2011). "Mouse library set to be knockout". Nature. 474 (7351): 262–3. doi:10.1038/474262a. PMID 21677718.
- ^ Collins FS, Rossant J, Wurst W (2007). "A Mouse for All Reasons". Cell. 128 (1): 9–13. doi:10.1016/j.cell.2006.12.018. PMID 17218247. S2CID 18872015.
- ^ van der Weyden L, White JK, Adams DJ, Logan DW (2011). "The mouse genetics toolkit: revealing function and mechanism". Genome Biol. 12 (6): 224. doi:10.1186/gb-2011-12-6-224. PMC 3218837. PMID 21722353.
Dopunska literatura
uredi- Maruyama K, Sugano S (1994). "Oligo-capping: a simple method to replace the cap structure of eukaryotic mRNAs with oligoribonucleotides". Gene. 138 (1–2): 171–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID 8125298.
- Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, et al. (1997). "Construction and characterization of a full length-enriched and a 5'-end-enriched cDNA library". Gene. 200 (1–2): 149–56. doi:10.1016/S0378-1119(97)00411-3. PMID 9373149.
- Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, et al. (2003). "Generation and initial analysis of more than 15,000 full-length human and mouse cDNA sequences". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (26): 16899–903. doi:10.1073/pnas.242603899. PMC 139241. PMID 12477932.
- Musayev FN, Di Salvo ML, Ko TP, et al. (2004). "Structure and properties of recombinant human pyridoxine 5′-phosphate oxidase". Protein Sci. 12 (7): 1455–63. doi:10.1110/ps.0356203. PMC 2323923. PMID 12824491.
- Ota T, Suzuki Y, Nishikawa T, et al. (2004). "Complete sequencing and characterization of 21,243 full-length human cDNAs". Nat. Genet. 36 (1): 40–5. doi:10.1038/ng1285. PMID 14702039.
- Gerhard DS, Wagner L, Feingold EA, et al. (2004). "The Status, Quality, and Expansion of the NIH Full-Length cDNA Project: The Mammalian Gene Collection (MGC)". Genome Res. 14 (10B): 2121–7. doi:10.1101/gr.2596504. PMC 528928. PMID 15489334.
- Mills PB, Surtees RA, Champion MP, et al. (2005). "Neonatal epileptic encephalopathy caused by mutations in the PNPO gene encoding pyridox(am)ine 5'-phosphate oxidase". Hum. Mol. Genet. 14 (8): 1077–86. doi:10.1093/hmg/ddi120. PMID 15772097.
- Kimura K, Wakamatsu A, Suzuki Y, et al. (2006). "Diversification of transcriptional modulation: Large-scale identification and characterization of putative alternative promoters of human genes". Genome Res. 16 (1): 55–65. doi:10.1101/gr.4039406. PMC 1356129. PMID 16344560.