یک پل دی سولفیدی بین cys 42 و cys 353 وجود دارد(16). این پیوند کوالانت بین N و C ترمینال در b-propeller ها با بیشتر از 4 صفحه بندرت دیده می شود، اما در همه اعضای خانواده PON ها حفظ شده است. دو اتم کلسیم در تونل مرکزی پروانه قرار گرفته اند (Ca1 در نوک و Ca2 در بخش مرکزی تونل ). Ca2 به احتمال قوی یک کلسیم ساختاری است که جدا شدن آن موجب دناتوره شده برگشت ناپذیر می گردد، در حالی که Ca1 شبیه یک کلسیم کاتالیتیک طراحی شده است(33) به نظر می رسد که با این کلسیم 5 رزیدوی پروتئین (اکسیژن های زنجیر جانبی Asn 224، Asn 270، Asn 168،Asn 269 ، Glu53 اینترکشن داشته باشند. دو لیگاند قوی دیگر، یک مولکول آب و یکی از اکسیژن های یون فسفات می باشند(16). دو کلسیم افینیتی های متفاوت نشان می دهد(29). لیگاسیون شدید تر Ca1 و دسترسی بیشتر آن به حلال موجب افینیتی بالاتر Ca2 می گردد.
پاراکسوناز در کریستال بیشتر به فرم منومریک وجود دارد، در حالیه پاراکسوناز محلول در دترژنت، دایمر و الیگومر های بیشتری تشکیل می دهد(30) پاراکسونازی که در سلول های حیوانی بیان می شود گلیکوزیله است(6). گلیکوزیلاسیون برای فعالیت های هیدرولیتیک پاراکسوناز ضروری نیست(31)و(32)، اما ممکن است در افزایش فعالیت حلالیت و پایداری، یا در جلوگیری از اتصال غیر اختصاصی آن به غشا های سلولی (مانند دیگر آنزیم های متصل به HDL) مهم می باشد(33).
چهار جایگاه N –گلیکوزیلاسیون قوی روی پاراکسوناز وجود دارد. دو Asn227 و Asn 270 در تونل مرکزی در پروانه و بسیار غیرقابل دسترس به حلال هستند. درحالیکه Asn 253 و Asn324 روی سطح لوپ ها قرار گرفته اند و به احتمال زیاد جایگاه گلیکوزیلاسیون پاراکسوناز می باشند(16).
شکل 1:
شکل 1: ساختار کلی پاراکسوناز. (A) ساختار six-bladed β-propeller از بالا نشان داده شده است. B)) ساختار پاراکسوناز از یک جانب نشان داده شده است.
خصوصیان آنزیماتیک پاراکسوناز:
نکته جالب توجه در مورد آنزیم پاراکسوناز این است که پروتئین بالغ برای اتصال به HDL ، به پپتید سیگنال N- ترمینال خود نیاز دارد. لذا فقط متیونین ابتدایی آن شکسته می شود(34). آنزیم دارای دو جایگاه اتصال کلسیم با Kd متفاوت می باشد. جایگاه با افینیتی بالاتر برای پایداری و جایگاه دیگر برای فعالیت هیدرولیتیکی آنزیم ضروری می باشند(35). برداشت کلسیم توسط عوامل شلاته کننده فعالیت پایداری پاراکسوناز را از بین می برد، در حالی که بعضی از یون های دو ظرفیتی مثل روی، منگنز و منیزیم پاراکسوناز را پایدار، گرچه غیر فعال نگه می دارند(35). پاراکسوناز سه رزیدوی سیستئین در موقعیت های 42، 284 و 353 دارد که اولی و سومی یک پل دی سولفیدی تشکیل داده ولی سیستئین 284 آزاد است(29). جهش زایی در C42 وC35 به آلانین، منجر به غیر فعال شدن پاراکسوناز و کاهش قابل توجه ترشح آن می شود(31). موتاسیون C284 به آلانین یا سرین فعالیت های پاراکسونازی و آریل استرازی را کاهش داده ولی ازبین نمی برد(36). در مقابل، وجود کلسیم برای پاراکسوناز در محافظت از LDL در برابر اکسیداسیون در برابر مس ضروری نیست، درحالیکه وجود C284 برای این ویژگی مورد نیاز می باشد (23) حصول این داده ها منجر به ارائه فرضیه ای شد که معتقد است پاراکسوناز دارای دو جایگاه کاتالیتیک است یک جایگاه جهت فعالیت های هیدرولیتیک و جایگاه فعالیت آنتی اکسیدانی(23).
مکانیزیم کاتالیتیکی آنزیم
Ca1 در کف حفره جایگاه فعال و یک یون فسفات نیز در مایع میان بافتی قرار دارد. یکی از اکسیژن های این فسفات فقط A2.2 از Ca1 فاصله دارد. این یون فسفات احتمالا در روشی مشابه به یون فسفات ترکیبات حالت واسط در واکنش های هیدرولیتیک کاتالیز شده توسط پاراکسوناز پیوند می یابد. یکی از اکسیژن های منفی آن، نزدیکترین اکسیژن به Ca1، ممکن است از بخش های اکسی آنیونی این ترکیبات واسط پایدار شده توسط کلسیم مثبت تقلید کند(16). این نوع از (حفره اکسی آنیونی ) در فسفولیپیاز A2 (PLA2) مترشحه وجود دارد(37) و برای دی ایزوپروپیل فلوروفسفاتاز (DFPase)(38) نیز پیشنهاد شده است. دو اکسیژن دیگر فسفات ممکن است عمل یون هیدروکسیل حمله کننده و اکسیژن الکوسی یا فنوکسی گروه ترک کننده سوبسترای استری و لاکتونی را تقلید کنند.
در آنزیم های هیدرولیتیک، هیستیدین غالبا به عنوان یک باز عمل میکند، یک مولکول آب را دپروتونه و یون هیدوکسیل حمله کننده تولید می کند که موجب هیدرولیز می شود. در PLA2 ترشح شده، هیدروکسیل حمله کننده توسط یک دیاد His-Asp تولید می شود، که در آن ایمیدازول به عنوان یک باز برای دپروتونه کردن یک مولکول آب عمل می کند، کربوکسیلات آسپارتات، قلیائیت ایمیدازول را از طریق یک مکانیزم پروتون–شاتل افزایش می دهد. در جایگاه فعال پاراکسوناز نیز یک چنین دیادی (Asp183-His184) وجود دارد. دیگر دیاد شناسایی شده است،His285-Asp269 می باشد.Asp269 بهCa1 متصل می شود و His285 حدود A 8 از Ca1 و حدودA 5 از نزدیکترین اکسیژن فسفات فاصله دارد. یک دیاد His-His نزیک هردو Ca1 و یون فسفات نیز شناسایی شده است (شکل2 ) (16) .تصور می شود که His115 (نیتروژن نزدیکتر که فقط 4/1A از Ca1 فاصله دارد) به عنوان یک باز عمومی برای دپروتونه کردن یک مولکول آب منفرد و تولید هیدروکسیل حمله کننده عمل میکند، در حالی که His134 در یک مکانیزم شاتل– پروتون برای افزایش قلیانت His115 عمل می کند(16). وجود سه سیستئن موجب تقویت این فرضیه می شود که پاراکسوناز احتمالا یک سیستئین استراز است که از یک سیستئین به عنوان یک نوکلوفیل به جای سرین، که در همه سرین استراز ها مشترک است، در مرکز کاتالیتکی خود استفاده می کند.
شکل 2 : جایگاه فعال و مکانیزم عمل پاراکسوناز .ارائه شماتیک مکانیزم عمل فرضی پاراکسوناز با سوبسترای استری مانند فنیل استات . اولین مرحله شامل دپروتونه شدن یک مولکول آب توسط دیاد His-His و تولید یک یون هیدروکسیل می باشد که به کربونیل استر حمله کرده و یک واسطه اکسی آنیون تترا هدرال تولید می کند . در مرحله بعدی این واسطه شکسته شده و یک یون استات و فنل یا 2- نفتول ایجاد می گردد.
پاراکسوناز و HDL
پاراکسوناز در انسان و دیگر مهره داران در جریان خون همراه لیپوپروتئین با دانسیته بالا (HDL) است. HDLحامل سرمی پاراکسوناز ، احتمالا شاخص مهم غلظت آنزیم پاراکسوناز به شمار می رود. دلیل این مدعا کاهش سطح این آنزیم (اگرچه از بین نمی رود!) در سندرم های نقص HDL می باشد (39) درصد بالایی از پاراکسوناز به HDL حاوی apoA-1 متصل گردیده (40)، و مقداری HDL حاوی پارکسوناز نیز وجود دارد که به apoj (کلاسترین)متصل است(40). تقریبا 30% از پاراکسوناز کل به apoj باند شده است. فعالیت آنتی آتروسکلروتیک پاراکسوناز تقریبا به قرار گرفتن آن روی HDL مربوط می شود. زیرا HDL در دو فعالیت مهم برگشت معکوس کلسترول و مهار اکسیداسیون لیپیدی نقش دارد.
مکانیزم اتصال پاراکسوناز به HDL
رفتار پاراکسوناز در حفظ توالی سیگنال هیدروفوبیک N- ترمینال خود بعد از ترشح از سلول غیر عادی است(34).N – ترمینال یک پاراکسوناز موتانت که توالی سیگنالش قبل از ترشح پروتئین برداشته می شود قادر به اتصال به HDL نبود.این موضوع دلالت بر این نکته دارد که پاراکسوناز از طریق توالی سیگنال هیدروفوبیک N- ترمینال نشان می دهد که منطقه کاملا سازگار با یک هلیکس ترانس – ممبرن می باشد. قسمت اعظم N- ترمینال بی نظم و پنهان در ساختار سوم است، اما بخش هیدروفوبیک آن یک هلیکس تشکیل می دهد. رزیدوهای هیدروفوبیک هلیکس دوم، مجاور به هلیکس N- ترمینال، به طرف حلال جهت گیری کرده اند، به طوری که تعدادی از رزیدو های هیدروفوبیک واقع در لوپ های هلیکس را به ساختار اصلی پاراکسوناز مرتبط می کنند. این مناطق با فراهم کردن نواحی هیدروفوربیک مجاور، به پاراکسوناز اجازه اتصال به غشاءها و یا لیپوپروتئین ها را می دهند. سطح تماس پروتئین با HDL یک «کمربند آروماتیک» غنی از رزیدو های تریپتوفان و تیروزین است که در تعدادی از پروتئین ها ی متصل به غشا دیده شده است شکل 3(16).
شکل 3:مدل فرضی اتصال پاراکسوناز به HDL. رزیدوهای هیدروفوبیک در این اتصال درگیر هستند.
ترشح پاراکسوناز و اتصال به غشا های سلولی
پاراکسوناز در کبد ساخته و در سرم ترشح می شود. ِDeakin و همکاران از مدل کشت سلولیCHO برای مطالعه چگونگی ترشح پاراکسوناز استفاده کردند(41). در غیبت لیپوپروتئین ها، مقدار ترشح پاراکسوناز کم می شد. افزایش میسلهای فسفولیپیدی یا HDL، ترشح آن را تحریک می کرد، در حالی که LDL و لیپید های فاقد apoA-1 اثری بر ترشح نداشتند. این نتایج نشان می دهند که پاراکسوناز برای آزاد شدن درون سرم به یک پذیرنده مناسب نیاز دارد. این آنزیم به طور رقابتی توسط فسفولیپیدها برداشت می شود، بنابراین ممکن است قادر به حرکت بین HDL و دیگر نواحی غنی از فسفولیپید از قبیل غشا های سلولی و نواحی آسیب دیده لیپیدی می باشد(42). مطالعات ایمونوفلورسانس آشکار ساخت که پاراکسوناز در سطح خارجی غشا های سلول های کبدی CHO و HUH-7 ترانسکفت شده قرار گرفته است(41).
پاراکسوناز متصل به غشا نسبت به فنیل استات فعال است، ولی در حضور HDL، این فعالیت غشا از بین می رود که نشانگر این مطلب که HDL می تواند فعالانه پاراکسوناز را از روی غشا سلول بردارد(41). اشباع پذیری و وابسته به غلظت بودن ترشح پاراکسوناز القا شده توسط HDL بیانگر این نکته است که احتمالا این عمل به واسطه رسپتور انجام می گیرد(41). یک کاندید احتمالی برای این رسپتور، رسپتور جاروبگر SR-B1 می باشد. SR-B1 اتصال موقت (ناپایدار) HDL با سطح سلول را تسهیل می کند. این رسپتور یک ویژگی لیگاندی ضعیف دارد و می تواند به HDL حاوی apoA-1 و apoA-2 بعلاوه میسل های فسفولیپیدی متصل شود. پاراکسوناز ممکن است از این موقعیت که رسپتور SR-B1 ایجاد کرده و HDL را نزدیک غشا نگه می دارد برای انتقال از غشا به HDL استفاده کند. شکل( 4 )یک مدل فرضی از ترشح، ترانسپورت و انتقال احتمالی پاراکسوناز به جایگاه های آسیب دیده لیپیدی ارائه می دهد.
شکل 4: مدل پیشنهادی برای ترشح و اتصال پاراکسوناز به HDL و انتقال به جایگاه های آسیب لیپیدی.
پاراکسوناز و دیگر فعالیت های آنزیمی HDL
از پروتئین های متصل به HDL که دارای فعالیت آنزیمی (به ویژه هیدرولیتیک) هستنند می توان از پاراکسوناز (PON1)، لکیتین :کلسترول آسیل ترانسفراز (LCAT)، فاکتور فعال کننده پلاکت – استیل هیدرو لاز (PAF-AH)، پروتئیناز (شبه الاستاز )، فسفولیپاز D، آلبومین و آپو A-1 نام برد(43)و(13). پاراکسوناز در انسان مسول تجزیه پراکسید های لیپیدی قبل از تجمع روی LDL است (13)و(44)و(45). پاراکسوناز نسبت به LCAT و یا apoA-1 در محافطت از LDL در برابر اکسیداسیون، قوی تر عمل میکند.PAF-AH یک سرین استراز است که فاکتور فعال کننده پلاکت (PAF) و یک خانواده از فسفولیپید های با ساختار مشابه را شناسایی و هیدرولیز می کند(46). PAF-AH همچنین به عنوان دومین خط دفاعی در نظر گرفته می شود که پروکسید های لیپیدی فعال را که از دست پاراکسوناز درون ترکیبات لیزوفسفولیپیدی فرار کرده اند هیدرولیز می کند(46). در واقع در دو تحقیق in vitro ، افزایش PAF-AH از تشکیل LDL مدیفای شده(54) و MM-LDL(Minimally modified)(47) جلوگیری به عمل می آورد.
اینچنین مکانیزم های مشترک منجر به ارائه این پیشنهادشد که PAF-AH و پاراکسیوناز احتمالا در مهار اکسیداسیون LDL با هم همکاری می کنند، با این

مطلب مرتبط :   پایان نامه با کلید واژه هایاقتصاد دانش، اقتصاد دانش محور، عملکرد شرکت

Written by 

دیدگاهتان را بنویسید