Խոլինէսթերազ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Խոլինէսթերազներ

-Ընդհանուր բնութագիր,

-Խոլինէսթերազների ֆունկցիաները,

-Խոլինէսթերազների ակտիվ կենտրոնի կառուցվածքը:

Ընդհանուր բնութագիր։

Համաձայն Միջազգային կենսաքիմիական միության ֆերմենտների հանձնաժողովի, տարբերում են խոլինէսթերազների 2 տեսակ. ացետիլխոլինէսթերազ (EC 3.1.1.7), որը մեծ արագությամբ հիդրոլիզի է ենթարկում իր բնական սուբստրատ ացետիլխոլինը և խոլինէսթերազ (EC 3.1.1.8)` ֆերմենտների խումբ, որոնք առավելագույն արագությամբ հիդրոլիզի են ենթարկում այլ կարբոնաթթուների խոլինային էսթերները: Այդ խմբին է պատկանում նաև բութիրիլխոլինէսթերազը, որը հայտնի է նաև պսևդոխոլինսթերազ (կեղծ խոլինսթերազ) անվամբ [1]: Ացետիլխոլինէսթերազը և բութիրիլխոլինէսթերազը հանդիսանում են խոլիներգիկ համակարգի ֆերմենտներ [2]: Ապացուցված է, որ ԱԽԷ կարևորագույն ֆիզիոլոգիական դերը` խոլիներգիկ սինասպսում նեյրոմեդիատոր հանդիսացող ացետիլխոլինի (ԱԽ) հիդրոլիզն է [3, 4]։ Սակայն, օրինակ՝ զանազան պատճառներով ԱԽԷ դեֆիցիտի պատճառով, ԱԽ հիդրոլիզ իրականացվում է ԲուԽԷ ներգործությամբ։ Բացի նյարդային վերջույթներից, կենդանիների օրգանիզմում ԱԽԷ-ն հայտնաբերված է նաև գլխուղեղի հյուսվածքներում, մկաններում և էրիթրոցիտներում։ ԲուԽԷ-ն առկա է արյան պլազմայում, ինչպես նաև լյարդի, սրտի, երիկամների հյուսվածքներում, աղեստամոքսային համակարգում [5, 6]։

Խոլինէսթերազների ֆունկցիաներ։

Տարբերում են ԱԽԷ-ի երկու հիմնական <դասական> ֆունկցիաներ, որոնք պայմանավորված են այս ֆերմենտի կատալիտիկ ներգործությամբ։ Հայտնի է, որ նեյրոմեդիատոր ԱԽ-ի ազդեցությունը պոստսինապտիկ մեմբրանների վրա ցիկլիկ բնույթ ունի։ Սինապտիկ բշտիկներից անջատված ԱԽ-ի մոլեկուլները, որոնք միանում են պոստսինապտիկ մեմբրանի կառուցվածքի մեջ մտնող խոլինոռեցեպտորներին, ի վերջո կատալիտիկ հիդրոլիզի են ենթարկվում ԱԽԷ-ի ներգործությամբ, որով և ավարտվում է հերթական իմպուլսի հաղորդումը։ Ցիկլի խանգարումը հանգեցնում է ացետիլխոլինի կուտակմանը սինապտիկ ճեղքում։ Որպես հետևանք, առաջ է գալիս արտահայտված խոլիներգիկ հիպերակտիվություն, ինչը կարող է հանգեցնել օրգանիզմի մահվան։ Մյուս կողմից նույն կատալիտիկ ռեակցիայի շնորհիվ անջատված խոլինը դիֆուզվում է նյարդային վերջույթի պրեսինապտիկ հատված, որտեղ այն օգտագործվում է ԱԽ-ի պաշարների վերականգման համար։ Խոլինի պակասորդի պայմաններում, սինապսի բնականոն աշխատանքը նույնպես խաթարվում է [2]։ Հայտնի են նաև ԱԽԷ-ի <ոչ դասական> ֆունկցիաներ, որոնց խանգարումները հանգեցնում են օրգանիզմի նորմալ կենսագործունեության խաթարման։ Ներկայումս այս ֆունկցիաների ուսումնասիրությունների հիման վրա մշակվում են նոր մոտեցումներ Ալցհեիմեր (ԱՀ) և հարակից հիվանդությունների ախտորոշման և կանխարգելման համար [7, 8]։ Ի տարբերություն ԱԽԷ-ի, ԲուԽԷ-ի ֆիզիոլոգիական ֆունկցիաների շուրջ դիսկուսիաները շարունակվում են։ Չնայած այս հանգամանքին ԲուԽԷ-ի դերը անհերքելի է կենդանի օրգանիզմի նորմալ կենսագործունեության ապահովման գործում։

Խոլինէսթերազների ակտիվ կենտրոնի կառուցվածքը։

Խոլինէսթերազները ունեն կառուցվածքային շատ ընդհանրություններ։ ԽԷ-ների ակտիվ կենտրոնն իրենից ներկայացնում է սպիտակուցային գլոբուլի զանգվածում տեղակայված խոռոչ [9, 10]։ ԽԷ-ների ակտիվ կենտրոնը տարածության մեջ որոշակի փոխադարձ դիրքավորում ունեցող ամինաթթվային մնացորդների բարդ համակարգ է։ Ակտիվ կենտրոնի տաբեր տեղամասերը կատալիտիկ պրոցեսում կատարում են խիստ որոշակի ֆունկցիաներ։ ԽԷ-ների ակտիվ կենտրոնի կառուցվածքի բացահայտման առաջին փորձերը հիմնված են եղել ԱԽ-ի քիմիական կառուցվածքի վերլուծության վրա։ ԱԽ-ի քիմիական կառույցում առկա են երկու կարևոր խմբեր՝ բարդ եթերային խումբը և խոլինի չորրորդային ամոնիումային (կատիոնային) գլխիկը։ ԱԽԷ-ի և ԲուԽէ-ի ակտիվ կենտրոնների կառուցվածքի վերաբերյալ ժամանակակից պատկերացումները հիմնված են ռենտգենկառուցվածքային անալիզի, սայտ-սպեցիֆիկ մուտագենեզի, և դասական դարձած այլ մեթոդներով ստացված արդյունքների վրա։ ԽԷ-ների ակտիվ կենտրոնը գտնվում է ոչ թե սպիտակուցի գլոբուլի արտաքին մակերևույթին, այլ իրենից ներկայացնում է խոռոչ, որի հատակին տեղակայված է կատալիտիկ սերինի ամինաթթվավային մնացորդը։ ԱԽԷ-ի ակտիվ կենտրոնում հիդրոլիզի ռեկցիայի կատալիզումը կատարվում է Ser-His-Glu կատալիտիկ եռյակի (տրիադա) փոխհամաձայնեցված ներգործությամբ [11]։ Նշված կատալիտիկ եռյակը գտնվում է ակտիվ կենտրոնը կազմող խոռոչի հատակին, սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի մակերեսից մոտ 20 Å խորության վրա։ Ցույց է տրված, որ մարդու արյան շիճուկի ԲուԽԷ-ի կառուցվածքում նմանատիպ խոռոչի առկայություն, սակայն վերջինիս զբաղեցրած ծավալը զգալիորեն ավելի մեծ է (500 Å3 և 300 Å3) [9]։ Ծավալների այս տարբերության հիմնական պատճառն այն է, որ ի տարբերություն ԱԽԷ-ի խոռոչը կազմավորող 14 արոմատիկ ամինաթթվային մնացորդների, ԲուԽԷ-ի խոռոչում դրանցից 6-ը փոխարինված են ավելի փոքր չափերի՝ ալիֆատիկ ամինաթթվային մնացորդներով։ Ser-His-Glu եռյակը անփոփոխ կերպով հայտնաբերված է բոլոր ուսումնասիրված ԽԷ-ների կառուցվածքներում։ ԱԿ կազմում կարևորում են հետևյալ 4 տեղամասերը [12].

• պերիֆերիկ անիոնային կենտրոն (peripheral anionic site),

• խոլին-կապող կամ π-կատիոնային (cation-π site),

• ացիլացնող կենտրոն (Ser- His- Glu կատալիտիկ եռյակ) օքսիանիոնային փոսիկ հետ (oxyanion hօle),

• Ացիլ-կապող գրպան (acyl-bindiny pocket)։

1. Michaelson MJ, Zeimal EV։ Acetylcholine։ an approach to the molecular mechanisms of action. Oxford, Pergamon press, 1973.

2. Loewi O., Navratil E. Humoral transfer of heat-nerve action. X. Fate of the vagus substance. Pflüger’s Arch. 1926, 214, p. 678-688.

3. Massoulie J., Pezzementi L., Bon S., Krejci E., Vallette F.M. Molecular and cellular biology of cholinesterases. Prog. Neurobiol. 1993, 41, p. 31-91.

4. Enzyme Nomenclature. Recommendations of the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology on the Nomenclature and Classification of Enzymes. San Diego (CA)։ Academic Press Inc.; 1992.

5. Silman I., Futerman A.H. Modes of attachment of acetylcholinesterase to the surface membrane. Eur. J. Biochem. 1988, 170 (1-2), p. 11–22.

6. Dave K.R., Syal A.R., Katyare S.S. Tissue cholinesterases. A comparative study of their kinetic properties. Z. Naturforsch. 2000; 55, 100-108.

7. Bourne Y., Kolb H., Radic Z. et al. Freeze-frame inhibitor captures acetylcholinesterase in a unique conformation. Proc Nati Acad Sci USA. 2004; 101, 1449-1454.

8. Piazzi L., Rampa A., Bisi A., Gobbi S. et al. 3- (4-[[benzyl (methyl)amino] methyl]phenyl)-6, 7-dimetoxy-2H-2-chromenone (AP2238) inhibits both acetylcholinesterase and acetylcholinesterase-induced beta-amyloid aggregation։ a dual function lead for Alzheimer’s disease therapy. J Med Chem. 2003; 46, 2279-2282.

9. Sussman J.L., Harel M., Frolow F. et al. Atomic structure of Acetylcholinesterase from Torpedo californica։ a prototypic acetylcholine-binding protein. Science 1991, 253, p. 872-879.

10. Nicolet Y., Lockridge O., Masson P., Fontecilla-Camps J.C. and Nachon F. Crystal structure of human butyrylcholinesterase and of its complexes with substrate and products. J. Biol. Chem. 2003, 278, p. 41141-41147.

11. Taylor P., Lappi S. Interaction of fluorescence probes with acetylcholinesterase. Site and specificity of propidium binding. Biochemistry; 1975; 14 (9); 1989-1997.

12. Martin Ezio, Butyrycholinesterase։ Its function and inhibitors. London and New York 2003; 181.

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական տարբերակը վերցված է Հայկական սովետական հանրագիտարանից, որի նյութերը թողարկված են Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) թույլատրագրի ներքո։ CC-BY-SA-icon-80x15.png