Lipoxygenase - Lipoxygenase

Lipoxygenase
Struktur der Retikulozyten-15S-Lipoxygenase aus Kaninchen.
Identifikatoren
Symbol	Lipoxygenase
Pfam	PF00305
InterPro	IPR013819
PROSITE	PDOC00077
SCOP2	2sbl / Scope / SUPFAM
OPM-Superfamilie	80
OPM-Protein	2p0m
Verfügbare Proteinstrukturen: Pfam   Strukturen / ECOD   PDB RCSB-PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum Strukturzusammenfassung

Lipoxygenasen ( EC 1.13.11.- ) sind eine Familie von (nicht - Häm ) Eisen -haltiges Enzyme von denen die meisten katalysieren die Dioxygenierung von polyungesättigten Fettsäuren in Lipiden eine cis, cis-1,4- enthaltenden Pentadien in Zellsignalmittel , die dienen verschiedene Rollen als autokrine Signale, die die Funktion ihrer Elternzellen regulieren, parakrine Signale, die die Funktion benachbarter Zellen regulieren, und endokrine Signale, die die Funktion entfernter Zellen regulieren.

Die Lipoxygenasen sind aufgrund ihrer ähnlichen genetischen Struktur und Disoxygenierungsaktivität miteinander verwandt. Eine Lipoxygenase, ALOXE3, besitzt jedoch, obwohl sie eine genetische Lipoxygenase-Struktur hat, eine relativ geringe Disoxygenierungsaktivität; vielmehr seine primäre Aktivität erscheint als eine Isomerase dass die Umwandlung von hydroperoxy ungesättigten Fettsäuren in ihr 1,5- katalysiert sein Epoxid , Hydroxyl - Derivate.

Lipoxygenasen kommen in Eukaryoten (Pflanzen, Pilze, Tiere, Protisten) vor; während die dritte Domäne des terrestrischen Lebens, die Archaea , Proteine ​​mit einer leichten (~20 %) Aminosäuresequenz-Ähnlichkeit zu Lipoxygenasen besitzt, fehlen diesen Proteinen eisenbindende Reste und es wird daher nicht erwartet, dass sie Lipoxygenase-Aktivität besitzen.

Biochemie

Basierend auf detaillierten Analysen von 15-Lipoxygenase 1 und stabilisierter 5-Lipoxygenase bestehen Lipoxygenase-Strukturen aus einer 15 Kilodalton N-terminalen Beta-Barrel- Domäne, einer kleinen (zB ~0,6 Kilodalton) Linker-Interdomäne (siehe Proteindomäne § Domänen und Proteinflexibilität ) und eine relativ große C-terminale katalytische Domäne, die das für die katalytische Aktivität der Enzyme entscheidende Nicht-Häm-Eisen enthält. Die meisten der Lipoxygenasen (Ausnahme, ALOXE3) katalysieren die Reaktion mehrfach ungesättigten Fettsäure + O ₂ → Fettsäure- Hydroperoxid in vier Schritten:

• der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Wasserstoffabstraktion von einem bisallylischen Methylenkohlenstoff , um an diesem Kohlenstoff ein Fettsäureradikal zu bilden
• Umlagerung des Radikals zu einem anderen Kohlenstoffzentrum
• Addition von molekularem Sauerstoff (O ₂ ) an das umgelagerte Kohlenstoffradikalzentrum, wodurch eine Peroxyradikal(-OO·)-Bindung zu diesem Kohlenstoff gebildet wird
• Reduktion des Peroxyradikals zu seinem entsprechenden Anion (-OO ⁻ )

Die (-OO ^- ) Rest kann dann protoniert werden , um eine Hydroperoxid - Gruppe zu bilden (-OOH) und weiter durch die Lipoxygenase metabolisiert zB Leukotriene , Hepoxiline und verschiedene pro-Lösung Mediator spezialisiert oder reduziert durch ubiquitäre zellulären Glutathion - Peroxidasen zu einer Hydroxy Gruppe, wodurch hydroxylierte (-OH) mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie die Hydroxyeicosatetraensäuren und HODEs (dh Hydroxyoctadecaensäuren) gebildet werden.

Mehrfach ungesättigte Fettsäuren, die als Substrate für eine oder mehrere der Lipoxygenasen dienen, umfassen die Omega-6-Fettsäuren , Arachidonsäure , Linolsäure , Dihomo-γ-Linolensäure und Adreninsäure ; die Omega-3 - Fettsäuren , Eicosapentaensäure , Docosahexaensäure und alpha-Linolensäure ; und die Omega-9 - Fettsäure , Metsäure . Bestimmte Typen der Lipoxygenasen, zB humane und murine 15-Lipoxygenase 1, 12-Lipoxygenase B und ALOXE3, sind in der Lage, Fettsäuresubstrate zu metabolisieren, die Bestandteile von Phospholipiden, Cholesterinestern oder komplexen Lipiden der Haut sind. Die meisten Lipoxygenasen katalysieren die Bildung von zunächst gebildeten Hydroperoxyprodukten mit S- Chiralität . Ausnahmen von dieser Regel sind die 12R-Lipoxygenasen des Menschen und anderer Säugetiere (siehe unten).

Lipoxygenasen hängen von der Verfügbarkeit ihrer mehrfach ungesättigten Fettsäuresubstrate ab, die insbesondere in Säugerzellen normalerweise auf extrem niedrigen Niveaus gehalten wird. Im Allgemeinen werden verschiedene Phospholipase A2s und Diacylglycerollipasen während der Zellstimulation aktiviert, setzen diese Fettsäuren aus ihren Speicherorten frei und sind somit Schlüsselregulatoren bei der Bildung von Lipoxygenase-abhängigen Metaboliten. Außerdem können Zellen, wenn sie so aktiviert sind, ihre freigesetzten mehrfach ungesättigten Fettsäuren auf benachbarte oder nahegelegene Zellen übertragen, die sie dann über ihre Lipoxygenase-Wege in einem als transzellulärer Metabolismus oder transzelluläre Biosynthese bezeichneten Prozess metabolisieren.

Biologische Funktion und Klassifizierung

Diese Enzyme kommen am häufigsten in Pflanzen vor, wo sie an einer Reihe verschiedener Aspekte der Pflanzenphysiologie beteiligt sein können, einschließlich Wachstum und Entwicklung, Schädlingsresistenz und Alterung oder Reaktionen auf Verletzungen. Bei Säugetieren sind eine Reihe von Lipoxygenasen- Isozymen am Stoffwechsel von Eicosanoiden beteiligt (wie Prostaglandine , Leukotriene und nicht- klassische Eicosanoide ). Für folgende Lipoxygenasen liegen Sequenzdaten vor:

Pflanzenlipoxygenasen

Pflanzen exprimieren eine Vielzahl von zytosolischen Lipoxygenasen ( EC 1.13.11.12 InterPro :  IPR001246 ) sowie anscheinend ein Chloroplasten-Isozym. Pflanzenlipoxygenase in Verbindung mit Hydroperoxidlyasen ist für viele Duftstoffe und andere Signalstoffe verantwortlich. Ein Beispiel ist cis-3-Hexenal , der Geruch von frisch geschnittenem Gras.

Eine veranschaulichende Transformation mit einer Hydroperoxid-Lyase. Hier wird cis-3-Hexenal aus Linolensäure zum Hydroperoxid durch die Wirkung einer Lipoxygenase gefolgt von der Lyase erzeugt.

Humane Lipoxygenasen

Mit Ausnahme des 5-LOX-Gens, das sich auf Chromosom 10q11.2 befindet, befinden sich alle sechs menschlichen LOX-Gene auf Chromosom 17.p13 und kodieren für ein einkettiges Protein von 75–81 KiloDalton und bestehend aus 662–711 Aminosäuren . Säugetier-LOX-Gene enthalten 14 (ALOX5, ALOX12, ALOX15, ALOX15B) oder 15 (ALOX12B, ALOXE3) Exons mit Exon/ Intron- Grenzen an hochkonservierten Positionen. Die 6 menschlichen Lipoxygenasen zusammen mit einigen der wichtigsten Produkte, die sie herstellen, sowie einige ihrer Assoziationen mit genetischen Krankheiten sind wie folgt:

• Arachidonat-5-Lipoxygenase (ALOX5) ( EC 1.13.11.34 InterPro :  IPR001885 ), auch als 5-Lipoxygenase, 5-LOX und 5-LO bezeichnet. Hauptprodukte: Es metabolisiert Arachidonsäure zu 5-Hydroperoxy-Eicostetraensäure (5-HpETE), die in 1) 5-Hydroxyicosatetraensäure (5-HETE) und dann in 5-Oxo-Eicosatetraensäure (5-oxo-ETE) umgewandelt wird. , 2) Leukotrien A4 (LTA4), das dann in Leukotrien B4 (LTB4) oder Leukotrien C4 (LTC4) umgewandelt werden kann (LTC4 kann weiter zu Leukotrien D4 [LTD4] und dann zu Leukotrien E4 [LTE4] metabolisiert werden ) oder 3 wirken in Reihe mit ALOX15, zu den spezialisierten pro-auflösenden Mediatoren , den Lipoxinen A4 und B4. ALOX5 metabolisiert auch Eicosapentaensäure zu einer Reihe von Metaboliten, die 5 Doppelbindungen enthalten (dh 5-HEPE, 5-Oxo-EPE, LTB5, LTC5, LTD5 und LTE5) im Gegensatz zu den 4 Doppelbindungen enthaltenden Arachidonsäure-Metaboliten. Wenn das Enzym in Reihe mit anderen Lipoxygenase-, Cyclooxygenase- oder Cytochrom-P450- Enzymen wirkt, trägt es zum Metabolismus von Eicosapentaensäure zu Resolvinen der E-Reihe (siehe Resolvin#Resolvin Es ) und von Docosahexaensäure zu Resolvinen der D-Reihe bei (siehe Resolvin#Resolvin Ds .). ). diese Resolvine werden auch als spezialisierte pro-auflösende Mediatoren klassifiziert .
• Arachidonat-12-Lipoxygenase (ALOX12) ( EC 1.13.11.31 InterPro :  IPR001885 ), auch 12-Lipoxygenase, Thrombozyten-Lipoxygenase (oder 12-Lipoxygenase, Thrombozyten-Typ) 12-LOX und 12-LO genannt. Es metabolisiert Arachidonsäure zu 12-Hydroperoxyeiocsatetraensäure (12-HpETE), die weiter zu 12-Hydroxyeicosatetraensäure (12-HETE) oder zu verschiedenen Hepoxilinen metabolisiert wird (siehe auch 12-Hydroxyeicosatetraensäure ).
• Arachidonat-15-Lipoxygenase-1 (ALOX15) ( EC 1.13.11.33 InterPro :  IPR001885 ) ), auch 15-Lipoxygenase-1 genannt, Erythrozytentyp 15-Lipoxygenase (oder 15-Lipoxygenase, Erythrozytentyp), Retikulozytentyp 15-Lipoxygenase (oder 15 -Lipoxygenase, Retikulozytentyp), 15-LO-1 und 15-LOX-1. Es metabolisiert Arachidonsäure hauptsächlich zu 1) 15-Hydroperoxyeiocatetraensäure (15-HpETE), die weiter zu 15-Hydroxyicosatetraensäure (15-HETE) metabolisiert wird, aber auch zu viel kleineren Mengen von 2) 12-Hydroperoxyeicosatetraensäure (12-HpETE), die wird weiter zu 12-Hydroxyeicosatetraensäure und möglicherweise den Hepoxilinen metabolisiert . ALOX15 bevorzugt tatsächlich Linolsäure gegenüber Arachidonsäure und metabolisiert Linolsäure zu 12-Hydroperoxyoctadecaensäure (13-HpODE), die weiter zu 13-Hydroxyoctadecadiensäure (13-HODE) metabolisiert wird. ALOX15 kann mehrfach ungesättigte Fettsäuren metabolisieren, die zu Phospholipiden und/oder zu Cholesterin , dh Cholesterinestern , in Lipoproteinen verestert sind . Diese Eigenschaft zusammen mit ihrer doppelten Spezifität bei der Metabolisierung von Arachidonsäure zu 12-HpETE und 15-HpETE sind denen von Maus-Alox15 ähnlich und haben dazu geführt, dass beide Enzyme als 12/15-Lipoxygenasen bezeichnet werden.
• Arachidonat-15-Lipoxygenase Typ II ( ALOX15B ), auch als 15-Lipoxygenase-2, 15-LOX-2 und 15-LOX-2 bezeichnet. Es metabolisiert Arachidonsäure zu 15-Hydroperoxyeicosatetraensäure (15-HpETE), die weiter zu 15-Hydroxyicosatetraensäure metabolisiert wird . ALOX15B hat eine geringe oder keine Fähigkeit, Arachidonsäure zu 12-Hydroperoxeiocosatetraensäure (12-(HpETE) zu metabolisieren und nur eine minimale Fähigkeit, Linolsäure zu 13-Hydroperoxyoctadecaensäure (13-HpODE) zu metabolisieren).
• Arachidonat 12-Lipoxygenase, 12R - Typ ( ALOX12B ), auch bezeichnet als 12 R -lipoxygenase, 12 R -LOX und 12 R -LO. Es metabolisiert Arachidonsäure zu 12 R- Hydroxyeicosatetraensäure, jedoch nur mit geringer katalytischer Aktivität; sein physiologisch wichtigstes Substrat ist vermutlich ein Sphingosin, das eine sehr langkettige (16-34 Kohlenstoffatome) Omega-Hydroxy-Fettsäure enthält, die an ihrem Carboxy- Ende in Amidbindung mit dem sn-2- Stickstoff von Sphingosin und mit Linolsäure verestert ist an seinem Omega-Hydroxyl-Ende. In epidermalen Hautzellen metabolisiert ALOX12B das Linoleat in diesem veresterten Omega-Hydroxyacyl-Sphingosin (EOS) zu seinem 9 R- Hydroperoxy-Analogon. Inaktivierende Mutationen von ALOX12B werden mit der menschlichen Hauterkrankung, der autosomal-rezessiven kongenitalen ichthyosiformen Erythrodermie (ARCI), in Verbindung gebracht.
• Lipoxygenase vom Epidermis-Typ ( ALOXE3 ), auch als eLOX3 und Lipoxygenase vom Epidermis-Typ bezeichnet. Im Gegensatz zu anderen Lipoxygenasen weist ALOXE3 nur eine latente Dioxygenase-Aktivität auf. Ihre primäre Aktivität besteht vielmehr als Hydroperoxidisomerase, die bestimmte ungesättigte Hydroperoxyfettsäuren zu ihren entsprechenden Epoxyalkohol- und Epoxyketo-Derivaten metabolisiert und dadurch auch als Hepoxilin- Synthase klassifiziert wird . Während es 12 S -Hydroperoxyeicosatetraensäure (12 S -HpETE) zu den R- Stereoisomeren der Hepoxiline A3 und B3 metabolisieren kann, begünstigt ALOXE3 die Metabolisierung von R- Hydroperoxy-ungesättigten Fettsäuren und wandelt das 9( R )-Hydroperoxy-Analogon von EOS, hergestellt von ALOX15B, effizient um seine 9 R (10 R ), 13 R -trans-Epoxy-11 - E , 13 R und 9-Keto-10 E , 12 Z EOS - Analoga. Es wird angenommen, dass ALOXE3 zusammen mit ALOX12B in der Hautepidermis wirkt, um die beiden letztgenannten EOS-Analoga zu bilden; Inaktivierungsmutationen von ALOX3 sind, ähnlich wie inaktivierende Mutationen in ALOX12B, beim Menschen mit autosomal-rezessiv vererbter kongenitaler ichthyosiformer Erythrodermie assoziiert . Inaktivierende Mutationen in ALOX3 werden auch mit der humanen Krankheit Lamellar Ichthyose, Typ 5, in Verbindung gebracht (siehe Ichthyose#Typen ).

Zwei Lipoxygenasen können in Reihe wirken, um Dihydroxy- oder Trihydroxy-Produkte herzustellen, deren Aktivitäten sich von denen der beiden Lipoxyenasen-Produkte stark unterscheiden. Dieser serielle Metabolismus kann in verschiedenen Zelltypen auftreten, die nur eine der beiden Lipoxygenasen in einem als transzellulären Metabolismus bezeichneten Prozess exprimieren. Zum Beispiel können ALOX5 und ALOX15 oder alternativ ALOX5 und ALOX12 seriell wirken, um Arachidonsäure zu Lipoxinen zu metabolisieren (siehe 15-Hydroxyicosatetraensäure#Weiterer Metabolismus von 15(S)-HpETE, 15(S)-HETE, 15(R) -HpETE, 15(R)-HETE und 15-oxo-ETE und Lipoxin#Biosynthesis ), während ALOX15 und möglicherweise ALOX15B mit ALOX5 wirken können, um Eicosapentaensäure zu Resolvin D zu metabolisieren (siehe Resolvin#Produktion ).

Maus-Lipoxygenasen

Die Maus ist ein gängiges Modell zur Untersuchung der Lipoxygenasefunktion. Es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede zwischen den Lipoxygenasen zwischen Mäusen und Männern, die eine Extrapolation aus Studien an Mäusen auf den Menschen erschweren. Im Gegensatz zu den 6 funktionellen Lipoxygenasen beim Menschen haben Mäuse 7 funktionelle Lipoxygenasen und einige von letzteren haben andere metabolische Aktivitäten als ihre menschlichen Orthologe . Insbesondere Maus-Alox15 metabolisiert im Gegensatz zu Human-ALOX15 Arachidonsäure hauptsächlich zu 12-HpETE und Maus-Alox15b ist im Gegensatz zu Human-ALOX15b hauptsächlich eine 8-Lipoxygenase, die Arachdionsäure zu 8-HpETE metabolisiert; beim Menschen gibt es keine vergleichbare 8-HpETE-bildende Lipoxygenase.

• Alox5 scheint in seiner Funktion dem menschlichen ALOX5 ähnlich zu sein.
• Alox12 unterscheidet sich von humanem ALOX12, das Arachidonsäure bevorzugt zu 12-HpETE aber auch zu erheblichen Mengen von 15-HpETE metabolisiert, dadurch, dass Arachidonsäure fast ausschließlich zu 12-HpETE metabolisiert wird.
• Alox15 (auch als Leukozyten-Typ 12-Lox, 12-Lox-l und 12/15-Lox bezeichnet) unterscheidet sich von humanem ALOX15, das unter Standard-Testbedingungen Arachidonsäure zu 15-HpETE- und 12-HpETE-Produkten mit 89 bis 11-Verhältnis, metabolisiert Arachidonsäure zu 15-Hpete und 12-HpETE im Verhältnis 1 zu 6, dh sein Hauptmetabolit ist 12-HpETE. Außerdem bevorzugt humanes ALOX15 Linolsäure gegenüber Arachidonsäure als Substrat und metabolisiert es zu 13-HpODE, während Alox15 wenig oder keine Aktivität auf Linolsäure hat. Alox15 kann mehrfach ungesättigte Fettsäuren metabolisieren, die zu Phospholipiden und Cholesterin verestert sind (dh Cholesterinester ). Diese Eigenschaft zusammen mit ihrer doppelten Spezifität bei der Metabolisierung von Arachidonsäure zu 12-HpETE und 15-HpETE sind denen von humanem ALOX15 ähnlich und haben dazu geführt, dass beide Enzyme als 12/15-Lipoxygenasen bezeichnet werden.
• Alox15b (auch als 8-Lipoxygenase, 8-lox und 15-Lipoxygenase Typ II bezeichnet) im Gegensatz zu ALOX15B, das Arachidonsäure hauptsächlich zu 15-HpETE und in geringerem Maße Linolsäure zu 13-HpODE verstoffwechselt, verstoffwechselt Arachidonsäure hauptsächlich zu 8 S- HpETE und Linolsäure zu 9-HpODE. Alox15b ist bei der Metabolisierung von 5-HpETE zu Leukotrienen genauso wirksam wie ALOX5.
• Alox12e (12-Lox-e, epidermaler Typ 12-Lox) ist ein Ortholog zum menschlichen ALOX12P-Gen, das schädliche Mutationen erlitten hat und nicht exprimiert wird. ALox12e bevorzugt Methylester gegenüber nicht veresterten mehrfach ungesättigten Fettsäuresubstraten und metabolisiert Linolsäureester zu seinem 13-Hydroperoxy-Gegenstück und in geringerem Maße Arachidonsäureester zu seinem 12-Hydroperoxy-Gegenstück.
• Alox12b (e-LOX2, Epidermis-Typ Lox-12) scheint ähnlich wie ALOX12B zu wirken, um den Linolsäurerest von EOS zu seinem 9 R -Hydroperoxy-Gegenstück zu metabolisieren und dadurch zur Hautintegrität und Wasserundurchlässigkeit beizutragen; Mäuse, die an Alox12b verarmt sind, entwickeln einen schweren Hautdefekt, der der angeborenen ichthyosiformen Erythrodermie ähnelt. Im Gegensatz zu humanem ALOX12B, das Arachidonsäure mit geringer Geschwindigkeit zu 12 R- HETE metabolisiert, metabolisiert Alox12b Arachidonsäure nicht als freie Säure, sondern dosiert Arachidonsäuremethylester zu seinem 12 R- Hydroperoxy-Gegenstück.
• Aloxe3 (Epidermis-Typ Lox-3, eLox3) scheint bei der Metabolisierung des 9 R -Hydroperoxy-Linoleat-Derivats von EOS zu seinen Epoxy- und Keto-Derivaten ähnlich wie ALOXe3 zu wirken und an der Aufrechterhaltung der Hautintegrität und Wasserundurchlässigkeit beteiligt zu sein. Die Deletion von AloxE3 führt zu einem Defekt ähnlich der kongenitalen ichthyosiformen Erythrodermie.

Kaninchen-15-Lipoxygenase (blau) mit Inhibitor (gelb) im aktiven Zentrum gebunden

3D-Struktur

Es sind mehrere Lipoxygenase-Strukturen bekannt, einschließlich: Sojabohnen-Lipoxygenase L1 und L3, Korallen-8-Lipoxygenase, menschliche 5-Lipoxygenase, Kaninchen-15-Lipoxygenase und Schweineleukozyten-12-Lipoxygenase-katalytische Domäne. Das Protein besteht aus einer kleinen N-terminalen PLAT-Domäne und einer großen C-terminalen katalytischen Domäne (siehe Pfam- Link in diesem Artikel), die das aktive Zentrum enthält . Sowohl bei Pflanzen- als auch bei Säugerenzymen enthält die N-terminale Domäne ein achtsträngiges antiparalleles β-Fass, aber bei den Sojabohnen-Lipoxygenasen ist diese Domäne deutlich größer als beim Kaninchen-Enzym. Die pflanzlichen Lipoxygenasen können enzymatisch in zwei Fragmente gespalten werden, die fest verbunden bleiben, während das Enzym aktiv bleibt; die Trennung der beiden Domänen führt zum Verlust der katalytischen Aktivität. Die C-terminale (katalytische) Domäne besteht aus 18-22 Helices und einem (in Kaninchenenzym) oder zwei (in Sojabohnenenzymen) antiparallelen β-Faltblättern am gegenüberliegenden Ende des N-terminalen β-Fass.

Aktive Seite

Das Eisenatom in Lipoxygenasen wird von vier Liganden gebunden, von denen drei Histidinreste sind. Sechs Histidine sind in allen Lipoxygenase-Sequenzen konserviert, fünf von ihnen finden sich in einem Abschnitt von 40 Aminosäuren geclustert. Diese Region enthält zwei der drei Zinkliganden; die anderen Histidine haben sich als wichtig für die Aktivität der Lipoxygenasen erwiesen.

Die beiden langen zentralen Helices kreuzen sich am aktiven Zentrum; beide Helices enthalten interne Abschnitte der π-Helix, die dem Eisen des aktiven Zentrums drei Histidin- (His)-Liganden zur Verfügung stellen. Zwei Hohlräume in der Hauptdomäne der Sojabohnen-Lipoxygenase-1 (Kavitäten I und II) erstrecken sich von der Oberfläche zum aktiven Zentrum. Der trichterförmige Hohlraum I kann als Sauerstoffkanal fungieren; die lange schmale Kavität II ist vermutlich eine Substrattasche. Das kompaktere Säugetierenzym enthält nur eine stiefelförmige Höhle (Kavität II). In Sojabohnen-Lipoxygenase-3 gibt es einen dritten Hohlraum, der von der Eisenstelle bis zur Grenzfläche des β-Fass und der katalytischen Domänen verläuft. Hohlraum III, die Eisenstelle und Hohlraum II bilden eine kontinuierliche Passage durch das Proteinmolekül.

Das Eisen des aktiven Zentrums wird von N ^ε von drei konservierten His-Resten und einem Sauerstoff der C-terminalen Carboxylgruppe koordiniert . Außerdem ist in Sojabohnenenzymen der Seitenkettensauerstoff von Asparagin schwach mit dem Eisen assoziiert. In Kaninchen-Lipoxygenase wird dieser Asn-Rest durch His ersetzt, das das Eisen über das ^Nδ- Atom koordiniert. Somit beträgt die Koordinationszahl von Eisen entweder fünf oder sechs, mit einem Hydroxyl- oder Wasserliganden an einem sechsfach koordinierten Eisen.

Details über das Merkmal des aktiven Zentrums der Lipoxygenase wurden in der Struktur des 12-Lipoxygenase-Komplexes der katalytischen Domäne aus Schweineleukozyten offenbart. Dieser Kanal könnte Arachidonsäure ohne viel Berechnung aufnehmen und die Substratbindungsdetails für die Lipoxygenase-Reaktion definieren. Außerdem konnte für den Sauerstoffweg ein plausibler Zugangskanal gezählt werden, der den Substratbindungskanal unterbricht und bis zur Proteinoberfläche reicht.

Biochemische Klassifizierung

Sojabohnen-Lipoxygenase 1 zeigt den größten kinetischen H/D- Isotopeneffekt (KIE) auf kcat (kH/kD) (81 bei Raumtemperatur), der bisher für ein biologisches System berichtet wurde. Kürzlich wurde ein extrem erhöhter KIE von 540 bis 730 in einer doppelt mutierten Sojabohnen-Lipoxygenase 1 gefunden. Wegen der großen Größenordnung des KIE diente Sojabohnen-Lipoxygenase 1 als Prototyp für enzymkatalysierte Wasserstofftunnelreaktionen.

Humane Proteine, die aus der Lipoxygenase-Familie exprimiert werden , umfassen ALOX12 , ALOX12B , ALOX15 , ALOX15B , ALOX5 und ALOXE3 . Während Menschen auch das ALOX12P2- Gen besitzen , das ein Ortholog des gut exprimierten Alox12P- Gens bei Mäusen ist, ist das menschliche Gen ein Pseudogen ; folglich wird ALOX12P2-Protein beim Menschen nicht nachgewiesen.

Verweise

Externe Links

• LOX-DB - LipOXygenasen - Datenbank
• Lipoxygenasen-Eisenbindungsregion in PROSITE
• PDB : 1YGE​ - Struktur der Lipoxygenase-1 aus Sojabohne ( Glycine max )
• PDB : 1IK3​ - Struktur der Sojabohnen-Lipoxygenase-3 im Komplex mit (9 Z ,11 E ,13 S )-13-Hydroperoxyoctadeca-9,11-diensäure
• PDB : 1LOX​ - Struktur der Kaninchen-15-Lipoxygenase im Komplex mit Inhibitor
• PDB : 3RDE​ - Struktur der katalytischen Domäne von Schweineleukozyten 12-Lipoxygenasean mit Inhibitor
• Uich Orientierung von Proteinen in Membranfamilien /Superfamilie-87 - tierische Lipoxygenasen
• Lipoxygenase an der US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• Blanchierungszeit und Auswirkungen der Sorte auf die Qualität von gefrorenem und gelagertem Mais und Brokkoli - Lipoxygenase, Peroxidase, Cystin-Lyase-Enzym-Inaktivierung beim Blanchieren