Cholin-O-acetyltransferáza | |
---|---|
Identifikátory | |
Kód KF | 2.3.1.6 |
Číslo CAS | 9012-78-6 |
Enzymové databáze | |
IntEnz | pohled IntEnz |
BRENDA | Vstup BRENDA |
ExPASy | NiceZyme pohled |
MetaCyc | metabolická dráha |
KEGG | Vstup do KEGG |
PRIAM | profil |
Struktury PNR | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsoučet |
Genová ontologie | AmiGO • EGO |
Vyhledávání | |
PMC | články |
PubMed | články |
NCBI | NCBI proteiny |
CAS | 9012-78-6 |
Cholin-O-acetyltransferáza , také cholin acetyltransferáza , cholin acetyl-CoA transferáza ( anglicky Choline acetyltransferase , zkr. ChAT , CHAT , ale někdy CAT , EC 2.3.1.6 ) je enzym z rodiny acyltransferáz (druh transferázy ), který katalyzuje reakční přenos acetylové skupiny (CH 3 - CO) z molekuly acetyl-CoA na molekulu substrátu - cholin , za vzniku acetylcholinu (ACC) a koenzymu A , podle rovnice:
acetyl-CoA + cholin acetylcholin + CoA-SH.Enzym katalyzuje velmi důležitou reakci, výsledný acetylcholin působí jako neurotransmiter . Jako většina proteinů nervových zakončení je ChAT syntetizován v těle neuronu (sóma) a poté transportován do nervových zakončení (zakončení), kde je ve své nejvyšší koncentraci. Přítomnost tohoto enzymu v nervových buňkách klasifikuje takovou buňku jako " cholinergní " neuron. V lidském těle je enzym cholinacetyltransferáza kódován genem CHAT umístěným na 10. chromozomu [1] . Protein se skládá ze sekvence 748 aminokyselinových zbytků a má molekulovou hmotnost 82536 Da [2] .
Studie posledních dvou desetiletí naznačují existenci jediného genu ChAT, který kóduje několik forem a izoforem enzymu [3] .
3D struktura ChAT byla získána pomocí rentgenové krystalografie PDB:2FY2 . Cholin se nekovalentně váže v aktivním centru enzymu, mezi kladně nabitou aminoskupinou cholinu a hydroxylovou skupinou tyrosinového zbytku - Tyr552 , navíc se tvoří vodíkové vazby mezi hydroxylovou skupinou cholinu a histidinovým zbytkem - Jeho 324 .
Cholin jako substrát je umístěn v kapse na vnitřní straně ChAT, zatímco acetyl-CoA je umístěn v kapse na povrchu proteinu. Trojrozměrná krystalová struktura enzymu ukazuje, že acetylová skupina molekuly acetyl-CoA sousedí s kapsou vázající cholin – což minimalizuje vzdálenost mezi acetylovou skupinou donoru a akceptoru.
Krystalová struktura cholinového iontu, který se váže v cholinacetyltransferáze. Jsou ukázány postranní řetězce aminokyselinových zbytků His324A a Tyr552A .
Stereoskopický obraz cholinu a acetyl-CoA v aktivním místě ChAT.
Stereoskopický obraz vazby molekuly cholinu a acetyl-CoA v aktivním místě ChAT - pohled z alternativního úhlu.
ChAT je velmi konzervativní napříč zvířecím genomem . Zejména savci mají velmi vysokou sekvenční podobnost. Člověk a kočka například sdílejí 89% sekvenční identitu ChAT. Identita sekvence s Drosophila je asi 30 % [4] .
Existují dvě formy enzymu: rozpustný a vázaný na membránu [5] . Rozpustná forma představuje 80–90 % celkové aktivity enzymu, zatímco forma vázaná na membránu odpovídá za zbývajících 10–20 % aktivity [6] . Dlouho se však diskutuje o tom, jak je druhá forma ChAT spojena s membránou [7] . Ve své membránově vázané formě je ChAT spojen se synaptickými vezikuly [8] .
Existují dvě izoformy ChAT, obě kódované ve stejné sekvenci. Společná izoforma ChAT (cChAT) je přítomna jak v CNS , tak v PNS . Periferní izoforma ChAT (pChAT) je lokalizována převážně v PNS lidského těla a vzniká v důsledku přeskočení exonu (exony 6-9) genu CHAT během posttranskripční modifikace. Aminokyselinové sekvence jsou tedy velmi podobné, avšak části sekvence přítomné v cChAT v pChAT chybí.
Cholinergní systémy mozku jsou neustále předmětem zájmu neurovědců kvůli jejich důležité roli v kognitivních, pozornostních a motorických funkcích. Dysfunkce a degenerace neuronů cholinergní projekce ze subkortikálních jader předního mozku, inervujících neokortex a hipokampus, stojí v pozadí patogeneze nemocí, jako je Alzheimerova choroba a demence s Lewyho tělísky , ale i dalších neuropsychiatrických onemocnění, jejichž průběh je často komplikovaný. poruchami v kognitivní sféře, jako je schizofrenie , Parkinsonova choroba , vaskulární demence u chronické mozkové ischemie [3] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] .
Nízká exprese ChAT v cholinergních neuronech motorických jader míchy je specifickým časným příznakem amyotrofické laterální sklerózy , mnohočetné abnormality cholinergní funkce v motorických jádrech míchy tvoří etiologii kongenitálního myastenického syndromu, dysfunkce cholinergní interneurony neostriata jsou částečně zodpovědné za mimovolní pohyby u Harringtonovy choroby [12] [16] [17] .
V nervových zakončeních je aktivita ChAT úzce spjata s cholinergní funkcí neurotransmiteru. Po dlouhou dobu, na základě kinetických výpočtů, nebyl ChAT klasifikován jako enzym omezující rychlost. Podle svých kinetických charakteristik není ChAT saturován substráty, cholinem a acetyl-CoA, v jejich fyziologických koncentracích, a proto se předpokládalo, že rychlost syntézy závisí pouze na kolísání koncentrací samotných substrátů [18] [19 ] . V posledních desetiletích však bylo identifikováno mnoho dalších intracelulárních faktorů regulujících aktivitu enzymu a tato data naznačují důležitou regulační roli ChAT při syntéze acetylcholinu [20] [21] . Předpokládá se, že příčinou řady onemocnění jsou spontánní bodové mutace molekuly ChAT nebo jejích regulačních proteinů vedoucí k enzymové dysregulaci nebo změně schopnosti komunikace s regulačními faktory [17] [21] . Tyto skutečnosti vedly k intenzivnímu studiu neuronálních, genetických a postgenomických regulačních mechanismů metabolismu a sekreční aktivity acetylcholinu .
ChAT byl dlouho rozpoznán pouze jako cytoplazmatický, ve vodě rozpustný enzym, a to i poté, co byl v roce 1967 objeven na synaptických membránách. Později byla prokázána existence ChAT jako integrálního strukturálního proteinu. Dlouhodobá in vitro studie vlastností synaptického ve vodě rozpustného (c, synaptoplazmatického) a membránově vázaného (m) ChAT za různých funkčních a metabolických podmínek ukázala, že vztah mezi aktivitou ChAT a cholinergní sekreční funkcí závisí na kompartmentalizaci enzym. Neexistují žádné in vivo studie tohoto druhu .
Slovníky a encyklopedie |
---|