Hipoksijski-inducibilni faktor prolil-hidroksilaze 2 (HIF-PH2) ili protein 2 sa prolil-hidroksilaznim domenom (PHD2), znan i kao Egl homolog dedvet, jest enzim koji je kod ljudi kodiran genom EGLN1 sa hromosoma 1. PHD2 je α-ketoglutarat/2-oksoglutarat zavisna hidroksilaza, natporodica proteina koji ne sadrži gvožđe. Kod ljudi, PHD2 je jedan od tri izoforma hipoksija-inducibilnog faktora prolin-dioksigenaze, koja je također poznata kao HIF prolil-hidroksilaza.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 426 aminokiselina, a molekulska težina 46.021 Da.
1020304050 MANDSGGPGGPSPSERDRQYCELCGKMENLLRCSRCRSSFYCCKEHQRQD WKKHKLVCQGSEGALGHGVGPHQHSGPAPPAAVPPPRAGAREPRKAAARR DNASGDAAKGKVKAKPPADPAAAASPCRAAAGGQGSAVAAEAEPGKEEPP ARSSLFQEKANLYPPSNTPGDALSPGGGLRPNGQTKPLPALKLALEYIVP CMNKHGICVVDDFLGKETGQQIGDEVRALHDTGKFTDGQLVSQKSDSSKD IRGDKITWIEGKEPGCETIGLLMSSMDDLIRHCNGKLGSYKINGRTKAMV ACYPGNGTGYVRHVDNPNGDGRCVTCIYYLNKDWDAKVSGGILRIFPEGK AQFADIEPKFDRLLFFWSDRRNPHEVQPAYATRYAITVWYFDADERARAK VKYLTGEKGVRVELNKPSDSVGKDVF
Struktura thumb|left|Mjesto vezanja gvožđa u PHD2 PHD2 je enzim od 46 kDa koji se sastoji od N-terminalnog domena, homolognog domena MYND cinkovom prstu i C-terminalnog domena homolognog 2-oksoglutarat dioksigenazi. Katalitski domen sastoji se od dvolančanog β-heliksnog jezgra koje je stabilizirano sa tri α-heliksa spakovana duž glavnog β-lista. Aktivno mjesto, koje se nalazi u džepu između β-listova, helatira gvožđe(II) koordinacijom histidina i aspartata. 2-oksoglutarat istiskuje molekulu vode da bi se vezao i gvožđe. Aktivno mjesto obloženo je hidrofobnim ostacima, vjerovatno zato što su takvi ostaci manje podložni potencijalnim oksidativnim oštećenjima reaktivnim vrstama kisika koje ističu iz centra gvožđa.
PHD2 katalizira hidroksilaciju dva mjesta na HIF-α, koja se nazivaju N-terminalni domen razgradnje zavisan od kisika (ostaci 395-413, NODD) i C-terminalni domen razgradnje zavisan od kisika (ostaci 556-574, CODD). Ova dva HIF supstrata obično su predstavljena peptidima dugim 19-aminokiselinskim sekvencama u eksperimentima "in vitro". Rendgenska kristalografija i NMR spektroskopija su pokazali da se oba peptida vezuju za isto mjesto vezivanja na PHD2, u rascjepu na površini PHD2. Inducirano uklapanje mehanizam je naznačen iz strukture, u kojoj ostaci 237-254 usvajaju konformaciju zatvorene petlje, dok u strukturi bez CODD ili NODD, isti ostaci imaju otvorenu konformaciju poput prsta. Takva konformacijska promjena potvrđena je NMR spektroskopijom, rentgenskom kristalografijom i proračunima molekulske dinamike. Nedavna studija pronašla je drugo mjesto vezivanja peptida na PHD2, iako se čini da vezivanje peptida za ovo alternativno mjesto nije uticalo na katalitsku aktivnost enzima. Potrebne su daljnje studije kako bi se u potpunosti razumio biološki značaj ovog drugog mjesta vezivanja peptida.
Enzim ima visok afinitet za gvožđe(II) i 2-oksoglutarat (također poznat kao α-ketoglutarat), i sa ovim faktorima formira dugovječni kompleks. Predloženo je da koncentracije kosupstrata i gvožđa podstiču HIF hidroksilaze da reaguju na odgovarajući "hipoksijski prozor" za određeni tip ćelije ili tkiva. Studije su otkrile da PHD2 ima KM za dioksigen malo iznad svoje atmosferske koncentracije, a PHD2 se smatra najvažnijim senzorom ćelijskog status< kisika.
Hipoksijski odgocvor HIF-1α je sveprisutan, konstitutivno sintetiziran transkripcijski faktor, odgovoran za povećanje ekspresije gena uključenih u ćelijski odgovor na hipoksiju. Ovi genski proizvodi mogu uključivati proteine kao što su glikolitski enzimi i angiogeni faktori rasta. Kod normoksije, podjedinice HIF alfa su označene za degradacije ubikvitin-proteasomskim putem hidroksilacija prolina-564 i prolina-402 putem PHD2. Hidroksilacija prolila je kritična za promociju pVHL vezivanja za HIF, koji cilja HIF za poliubikvitilaciju.
Mehanizam Enzim uključuje jedan atom kisika iz diokisika u hidroksilirani proizvod i jedan atom kisika u sukcinatnom koproizvod. Njegove interakcije sa HIF-1α oslanjaju se na regiju mobilne petlje, koja pomaže da se zatvori mjesto hidroksilacije i u stabilizaciji vezivanja gvožđa i 2-oksiglutarata. A također je predložena i regulacija mehanizma povratnih informacija koji uključuje zamjenu HIF-1α hidroksiliranim HIF-1α, kada je 2-oksoglutarat ograničavajući. thumb|center|500px|PHD2 djeluje kao dioksigenaza da hidroksilira prolin i pretvori 2-oksoglutarat u sukcinat.
Biološka uloga i klinički značaj PHD2 je primarni regulator stabilnog stanja nivoa HIF-1α u ćeliji. PHD2 genski nokdaun je pokazao povećane nivoe HIF-1α pod normoksijom, i povećanje jedarne akumulacije HIF-1α i transkripcije zavisne od HIF. Akumulacija HIF-1α u stabilnom stanju ovisila je o količini utišavanja PHD-a na koju je uticala siRNK u HeLa ćelijama i nizu drugih ljudskih ćelijskih linija.
Međutim, iako se čini da PHD2 smanjuje regulaciju HIF-1α, a time i tumorigenezu, postoje sugestije o paradoksalnoj ulozi PHD2 u proliferaciji tumora. Naprimjer, jedna studija na životinjama pokazala je smanjenje tumora kod miševa s nedostatkom PHD2, aktivacijom antiproliferativne TGF-β signalizacije. Ostali modeli in vivo pokazali su aktivnost supresije tumora za PHD2 kod karcinoma gušterače, kao i raka jetre. Studija na 121 pacijentu otkrila je PHD2 kao jak prognostički marker za karcinom želuca, s PHD2 negativnim pacijentima koji imaju skraćeno preživljavanje u poređenju sa PHD2 pozitivnim.
Nedavne studije asocijacija na genomu sugerirale su da EGLN1 može biti uključen u fenotip niskog hematokrita koji pokazuje tibetska populacija i stoga EGLN1 može imati ulogu u nasljednoj adaptaciji ove populacije da živi pri velikim nadmorskim visinama.
Kao terapeutski cilj Važna uloga HIF-a kao homeostatskog medijatora implicira PHD2 kao terapeutsku metu za niz poremećaja u vezi sa angiogenezom, eritropoezom i ćelijskom proliferacijom. Postojao je interes i za pojačavanje i za inhibiciju aktivnosti PHD2. Naprimjer, metilselenocisteinska (MSC) inhibicija HIF-1α dovela je do inhibicije rasta tumora u karcinomu bubrežnih ćelija na način ovisan o PHD-u. Smatra se da se ovaj fenomen oslanja na PHD-stabilizaciju, ali mehanistički detalji ovog procesa još nisu istraženi. S druge strane, pregledi malih molekula helatora otkrili su hidroksipirone i hidroksipiridone kao potencijalne inhibitore za PHD2. Nedavno je otkriveno da su dihidropirazoli, male molekule na bazi triazola, moćni inhibitori PHD2 koji su aktivni i in vitro i in vivo. Također razvijeni su supstratni analogni peptidi za inhibitornu selektivnost PHD2 u odnosu na faktor koji inhibira HIF (FIH), za koji neki drugi PHD-inhibitori pokazuju preklapajuću specifičnost. Plinotransmiteri, uključujući ugljik-monoksid i dušik-oksid, također su inhibitori PHD2, tako što se takmiče sa molekulskim kisikom za vezivanje na aktivnom mjestu iona Fe(II).
Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi
Kategorija:Geni na hromosomu 1 Kategorija:Ljudske 2OG oksigenaze Kategorija:EC 1.14.11 Kategorija:Enzimi Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika