Tirozinaza
Tirozinaza je oksidaza koja je ograničava brzine djelovanja enzima za kontrolu proizvodnje melanina. Enzim je uglavnom uključen u dvije različite reakcije sinteze melanina, inače poznate kao Raper Masonov put. Prvo, hidroksilacija monofenola i drugo, konverzija o-difenola u odgovarajući o-kinon, koji prolazi kroz nekoliko reakcija da bi na kraju stvorio melanin.[5] Tirozinaza je enzim koji sadrži bakar i koji je prisutan u biljnim i životinjskim tkivima, gdje koji katalizira proizvodnju melanina i drugih pigmenata, oksidacijom iz tirozina. Nalazi se unutar melanosoma, koji se sintetišu u kožnim melanocitima. U ljudi je enzim tirozinaze kodiran pomoću gena TYR.[6]
| Tirozinaza (očnokožni albinizam IA) TYR | |
|---|---|
| Identifikatori | |
| Simbol | TYR |
| Alt. simboli | OCAIA |
| NCBI gen | 7299 |
| HGNC | 12442 |
| OMIM | 606933 |
| Ostali podaci | |
| EC broj | 1.14.18.1 |
| Lokus | Hrom. 11 q14-21 |
Značaj
urediKlinički značaj
urediMutacija gena TYR koja rezultira oštećenom proizvodnjom tirozinaze dovodi do okulokutanog (očnokožnog) albinizma tipa I, nasljednog poremećaja koji pogađa jednog na svakih 20.000 ljudi.[7]
Aktivnost tirozinaze je vrlo važna. Ako se ne kontrolira tokom sinteze melanina, rezultira povećanom sintezom melanina. Smanjenje aktivnosti tirozinaze usmjereno je na poboljšanje ili prevenciju stanja povezanih sa hiperpigmentacijama kože, kao što su melazma i staračke pjege.[8]
Poznato je da tirozinazu inhibira nekoliko polifenola, uključujući flavonoid ili stilbenoid, analozi supstrata, sredstva za uklanjanje slobodnih radikala i helatori bakra.[9] Za liječenje kožnih poremećaja, sada medicinska i kozmetička industrija fokusiraju istraživanja na inhibitore tirozinaze.[5]
Značaj u prehrambenoj industriji
urediU prehrambenoj industriji poželjna je inhibicija tirozinaze, jer katalizira oksidaciju fenolnih spojeva u voću i povrću u kinon, što daje neželjeni okus i boju, a također smanjuje dostupnost određenih esencijalnih aminokiselina, kao i svarljivost proizvoda. Kao takvi, visoko efikasni inhibitori tirozinaze također su potrebni i u poljoprivredi i prehrambenoj industriji.[10]
Dobro poznati inhibitori tirozinaze uključuju kojičnu kiselinu,[11] tropolon,[12] kumarine,[13] vanilinsku kiselinu, vanillin i vanilinski alkohol.[14]
Značaj u insekata
urediTirozinaza ima širok spektar funkcija kod insekata, uključujući zacjeljivanje rana, sklerotizaciju, sintezu melanina i kapsulaciju parazita. Kao rezultat, važan je enzim, jer je obrambeni mehanizam insekata. Neki insekticidi imaju za cilj inhibiciju tirozinaze.[10]
Katalizirana reakcija
uredi
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tirozinaza vrši oksidaciju fenola kao što su tirozin i dopamin, koristeći dikisik (O2). U prisustvu katehola nastaje benzokinon (vidi donju reakciju). Vodici uklonjeni iz katehola kombiniraju se sa kiseikom i formiraju vodu.
Specifičnost supstrata postaje dramatično ograničena u tirozinazi sisara koja koristi samo L-oblik tirozina ili DOPA, kao supstrate i ograničava potrebu za L-DOPA kao kofaktorom.[15]
Struktura
uredi| Tirozinaza | |
|---|---|
 Trodimenzijska struktura funkcijske jedinice hemocijanina hobotnice | |
| Identifikatori | |
| Simbol | TYR |
| Zajednički centralni domen tirozinaze | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikatori | |||||||||
| Simbol | Tirozinaza | ||||||||
| Pfam | PF00264 | ||||||||
| InterPro | IPR002227 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00398 | ||||||||
| SCOP2 | 1hc2 / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Tirozinaze su izolirane i proučavane iz širokog spektra biljnih, životinjskih i gljivičnih vrsta. Tirozinaze različitih vrsta su raznolike u pogledu strukturnih svojstava, raspodjele tkiva i ćelijske lokacije.[16] Nije pronađena zajednička struktura proteina tirozinaze koja se javlja kod svih vrsta.[17] Enzimi koji se nalaze u biljnom, životinjskom i gljivičnom tkivu često se razlikuju s obzirom na primarnu strukturu, veličinu, obrazac glikozilacije i karakteristike aktivacije. Međutim, svim tirozinazama je zajednički dvojezgarni, bakarni centar tipa 3 unutar aktivnih mjesta. Ovdje su po dva atoma bakra koordinirana sa tri histidinska ostatka.
Ljudska a tirozinaza
urediTirozinaza čovjeka je jednomembranski transmembranski protein.[18] U ljudi se tirozinaza sortira u melanosomima[19] a katalitski aktivni domen proteina nalazi se u melanosomima. Samo se mali, enzimski nebitni dio proteina proteže u citoplazmu melanocita.
Za razliku od gljivične tirozinaze, ljudska je za membranu vezani glikoprotein i ima 13% sadržaja ugljikohidrata.[10]
Izvedeni TYR alel (rs2733832) povezan je s slabijom pigmentacijom kože u ljudskim populacijama. Najčešći je u Evropi, ali se nalazi i na nižim, umerenim frekvencijama u centralnoj Aziji, Bliskom Istolu, Sjevernoj Americi i među San i Mbuti Pigmejima.[20]
Aktivno mjesto
uredi
Dva atoma bakra unutar aktivnog mesta enzima tirozinaze u interakciji sa ozonom formiraju visoko reaktivni hemijski međuprodukt koji zatim oksidira supstrat. Aktivnost tirozinaze slična je katehol-oksidazi, srodnoj klasi bakarnih oksidaza. Tirozinaze i katehol oksidaza zajednički se nazivaju polifenolska oksidaza.
Regulacija gena
urediGen za tirozinazu reguliran je mikroftalmija-vezanim faktorom (MITF).[22][23]
Reference
uredi- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000077498 - Ensembl, maj 2017
- ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000004651 - 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.
- ^ a b Kumar CM, Sathisha UV, Dharmesh S, Rao AG, Singh SA (Mar 2011). "Interaction of sesamol (3,4-methylenedioxyphenol) with tyrosinase and its effect on melanin synthesis". Biochimie. 93 (3): 562–9. doi:10.1016/j.biochi.2010.11.014. PMID 21144881.
- ^ Barton DE, Kwon BS, Francke U (Jul 1988). "Human tyrosinase gene, mapped to chromosome 11 (q14----q21), defines second region of homology with mouse chromosome 7". Genomics. 3 (1): 17–24. doi:10.1016/0888-7543(88)90153-X. PMID 3146546.
- ^ Witkop CJ (Oct 1979). "Albinism: hematologic-storage disease, susceptibility to skin cancer, and optic neuronal defects shared in all types of oculocutaneous and ocular albinism". The Alabama Journal of Medical Sciences. 16 (4): 327–30. PMID 546241.
- ^ Ando H, Kondoh H, Ichihashi M, Hearing VJ (Apr 2007). "Approaches to identify inhibitors of melanin biosynthesis via the quality control of tyrosinase". The Journal of Investigative Dermatology. 127 (4): 751–61. doi:10.1038/sj.jid.5700683. PMID 17218941.
- ^ Chang TS (Jun 2009). "An updated review of tyrosinase inhibitors". International Journal of Molecular Sciences. 10 (6): 2440–75. doi:10.3390/ijms10062440. PMC 2705500. PMID 19582213.
- ^ a b c Kim YJ, Uyama H (Aug 2005). "Tyrosinase inhibitors from natural and synthetic sources: structure, inhibition mechanism and perspective for the future". Cellular and Molecular Life Sciences. 62 (15): 1707–23. doi:10.1007/s00018-005-5054-y. PMID 15968468.
- ^ Mendes E, Perry Mde J, Francisco AP (maj 2014). "Design and discovery of mushroom tyrosinase inhibitors and their therapeutic applications". Expert Opinion on Drug Discovery. 9 (5): 533–54. doi:10.1517/17460441.2014.907789. PMID 24708040.
- ^ Rescigno A, Sollai F, Pisu B, Rinaldi A, Sanjust E (Aug 2002). "Tyrosinase inhibition: general and applied aspects". Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry. 17 (4): 207–18. doi:10.1080/14756360210000010923. PMID 12530473.
- ^ Sollai, Francesca; Zucca, Paolo; Sanjust, Enrico; Steri, Daniela; Rescigno, Antonio (2008). "Umbelliferone and Esculetin: Inhibitors or Substrates for Polyphenol Oxidases?" (PDF). Biological & Pharmaceutical Bulletin. 31 (12): 2187–2193. doi:10.1248/bpb.31.2187. PMID 19043197.
- ^ Rescigno A, Casañola-Martin GM, Sanjust E, Zucca P, Marrero-Ponce Y (Mar 2011). "Vanilloid derivatives as tyrosinase inhibitors driven by virtual screening-based QSAR models". Drug Testing and Analysis. 3 (3): 176–81. doi:10.1002/dta.187. PMID 21125547.
- ^ Hearing VJ, Ekel TM, Montague PM, Nicholson JM (Feb 1980). "Mammalin tyrosinase. Stoichiometry and measurement of reaction products". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Enzymology. 611 (2): 251–68. doi:10.1016/0005-2744(80)90061-3. PMID 6766744.
- ^ Mayer AM (Nov 2006). "Polyphenol oxidases in plants and fungi: going places? A review". Phytochemistry. 67 (21): 2318–31. doi:10.1016/j.phytochem.2006.08.006. PMID 16973188.
- ^ Jaenicke E, Decker H (Apr 2003). "Tyrosinases from crustaceans form hexamers". The Biochemical Journal. 371 (Pt 2): 515–23. doi:10.1042/BJ20021058. PMC 1223273. PMID 12466021.
- ^ Kwon BS, Haq AK, Pomerantz SH, Halaban R (Nov 1987). "Isolation and sequence of a cDNA clone for human tyrosinase that maps at the mouse c-albino locus". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 84 (21): 7473–7. Bibcode:1987PNAS...84.7473K. doi:10.1073/pnas.84.21.7473. PMC 299318. PMID 2823263.
- ^ Theos AC, Tenza D, Martina JA, Hurbain I, Peden AA, Sviderskaya EV, Stewart A, Robinson MS, Bennett DC, Cutler DF, Bonifacino JS, Marks MS, Raposo G (Nov 2005). "Functions of adaptor protein (AP)-3 and AP-1 in tyrosinase sorting from endosomes to melanosomes". Molecular Biology of the Cell. 16 (11): 5356–72. doi:10.1091/mbc.E05-07-0626. PMC 1266432. PMID 16162817.
- ^ "Allele Frequency For Polymorphic Site: rs2733832". ALFRED. Arhivirano s originala, 20. 8. 2016. Pristupljeno 23. 6. 2016.
- ^ PDB 1WX3; Matoba Y, Kumagai T, Yamamoto A, Yoshitsu H, Sugiyama M (2006). "Crystallographic evidence that the dinuclear copper center of tyrosinase is flexible during catalysis". J. Biol. Chem. 281 (13): 8981–8990. doi:10.1074/jbc.M509785200. PMID 16436386.
- ^ Hou L, Panthier JJ, Arnheiter H (Dec 2000). "Signaling and transcriptional regulation in the neural crest-derived melanocyte lineage: interactions between KIT and MITF". Development. 127 (24): 5379–89. PMID 11076759.
- ^ Hoek KS, Schlegel NC, Eichhoff OM, Widmer DS, Praetorius C, Einarsson SO, Valgeirsdottir S, Bergsteinsdottir K, Schepsky A, Dummer R, Steingrimsson E (Dec 2008). "Novel MITF targets identified using a two-step DNA microarray strategy". Pigment Cell & Melanoma Research. 21 (6): 665–76. doi:10.1111/j.1755-148X.2008.00505.x. PMID 19067971.
Vanjski linkovi
uredi- GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Oculocutaneous Albinism Type 1
- Tyrosinase na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
