RPE65

RPE65
RPE65
Protein RPE65 PDB 3FSN.png
식별자
에일리어스RPE65, BCO3, LCA2, RP20, mrd12, 망막색소상피특이단백질 65kDa, 망막색소상피특이단백질 65, 레티노이드이소메로히드로라아제 p63, 레티노이드이소메로히드로라아제 RPE65
외부 IDOMIM: 180069 MGI: 98001 HomoloGene: 20108 GeneCard: RPE65
맞춤법
종.인간마우스
엔트레즈

6121

19892

앙상블

ENSG00000116745

ENSMUSG000028174

유니프로트

문제 16518

Q91ZQ5

RefSeq(mRNA)

NM_000329

NM_029987

RefSeq(단백질)

NP_000320

NP_084263

장소(UCSC)Chr 1: 68.43 ~68.45 MbChr 3: 159.3 ~159.33 Mb
PubMed 검색[3][4]
위키데이터
인간 보기/편집마우스 표시/편집

레티노이드 이소메로히드로라아제라고도 알려진 망막 색소 상피 특이적 65 kDa 단백질은 RPE65 [5][6]유전자에 의해 인간에게 암호화되는 척추동물 시각 주기의 효소이다.RPE65 망막 색소 상피(자원 계획 및 평가, 그것은 광수용체 세포들을 젖 먹여 키우는 상피 세포막)에all-trans-retinyl 에스테르의 11-cis-retinol에 phototransduction 동안 그 전환에 책임이 있다고 표현된다.[7]11-cis-retinol 다음 시각 색소 재생에서 광수용체 세포들에 사용된다.[8][9]RPE65은 carotenoid에 해당한다. 옥시게나아제 계열의 [8]효소들.

기능.

RPE65는 망막 색소 상피에서 발견되는 척추동물의 시각적 순환에서 중요한 효소이다.그것은 막대기와 [10]원추형에서도 발견된다.11-cis-retinal에서 all-trans-retinal로의 광이성화는 뇌가 빛을 감지하는 광전달 경로를 시작합니다.All-trans-retinol은 광활성화되지 않으므로 옵신과 재결합하여 활성 시각적 [8][11]색소를 형성하기 전에 11-cis-retinal로 전환해야 한다.RPE65는 All-trans-retinol 에스테르를 11-cis-retinol로 변환함으로써 광이성화를 반전시킨다.가장 일반적으로 에스테르 기판은 레티닐팔미테이트이다.시각주기의 다른 효소는 레티닐에스테르(RPE65의 기질)에 대한 올트랜스 레티놀의 산화 및 에스테르화와 11-시스 레티놀(필요 광활성 시각색소 성분)[8][9]에 대한 산화에 필요한 반응을 완료한다.

레티노이드 사이클에서 RPE65에 의해 완료된 반응.

RPE65는 또한 레티놀 이성질화효소 또는 레티노이드 이성질화효소라고도 불리는데, 이는 효소의 기질에 대한 과거의 논쟁과 에스테르 [9]가수분해와 관련이 있는지 여부 때문이다.

구조.

RPE65는 효소적으로 독립적인 2개의 대칭 서브유닛의 이합체이다.각 서브유닛의 활성부위는 철을 함유하는 4개의 히스티딘을 가진 7블레이드 베타프로펠러 구조를 가지고 있다.II)[9][12] 보조인자이러한 구조적 모티브는 연구된 카로티노이드 산소 분해효소 계열의 효소들에 걸쳐 공통적이다.RPE65는 RPE세포의 [8]매끄러운 소포체의 막과 강하게 관련되어 있다.

활성 사이트 구조

각 RPE65 활성 사이트의 활성 사이트에는 4개의 히스티딘(His241, His313, His, His527 및 His)에180 의해 결합된 Fe(II) 보조 인자가 포함되어 있으며, 각각 베타 컨트롤러 구조의 개별 블레이드에 의해 기여됩니다.네 개의 히스티딘 중 세 개는 근처의 글루탐산 잔류물(Glu148, Glu417 및 Glu469)에 의해 조정되며, 이는 8면체 [13]기하학에서 철 보조 인자를 결합하는 히스티딘의 위치를 결정하는 데 도움이 되는 것으로 생각된다.Pe103, Thr147 및 Glu는148 활성 부위를 둘러싸고 있으며, 활성 부위는 탄수화물 중간체를 안정시키고 13-cis-retinol보다 [9]11-cis-retinol에 대한 RPE65의 입체선택성을 증가시킨다.

RPE65 다리미(II) 4 히스티딘 잔기 및 3 글루탐산 잔기와의 배위를 나타내는 보조인자.

반응물질과 생성물은 직접 지질 기질 흡수를 위해 지질막 안으로 열리는 것으로 생각되는 소수성 터널을 통해 활성 부위로 들어오고 나갈 수 있습니다.두 번째, 더 작은 터널도 활성 부위에 도달하여 물의 통로 역할을 할 수 있지만, 레티노이드 반응물과 [9][13]생성물을 운반하기에는 너무 좁습니다.

막상호작용

RPE65는 sER의 막과 강하게 관련되어 있으며, sER은 지질성 레티노이드 처리의 역할로 인해 RPE 세포에 비정상적으로 풍부하다.구조 연구에 따르면 RPE65는 소수성 면과 지질막 내부 사이의 상호작용을 통해 sER 막에 부분적으로 박혀 있다.이는 RPE65를 가용화하기 위한 세제의 필요성에 의해 뒷받침됩니다.RPE65의 소수성 면의 주요 부분인 잔류물 109~126은 단백질의 막 친화력에 기여할 가능성이 있는 양성 알파 나선을 형성한다.또한112 Cys는 네이티브 RPE65에서 팔미토일화되어 RPE65의 소수면이 막에 [13]박혀 있다는 이론을 더욱 뒷받침한다.

소수성 면은 효소의 활성 부위로 이어지는 큰 터널 입구를 포함합니다.지질 이중층으로부터 기판 방향을 흡수하는 RPE65의 입증된 능력과 결합된 소수성 면에 이 채널의 존재는 RPE65가 부분적으로 [8]막에 내장되는 것과 일치한다.

보존.

RPE65는 얼룩말 물고기, 닭, 쥐, 개구리,[8][14][15] 인간을 포함한 다양한 척추동물로부터 격리되었다.그 구조는 특히 베타프로펠러와 세포막 결합 영역에서 종 간에 보존성이 높다.인간과 소 RPE65의 아미노산 배열은 1% [13]미만으로 차이가 난다.베타프로펠러 구조의 히스티딘 잔류물과 결합 철(bound iron)II) 보조 인자는 연구된 RPE65 정형외과 및 카로티노이드 산소가수분해효소 [9]계열의 다른 구성원에 걸쳐 100% 보존된다.

수용성 RPE65(sRPE65)

이전에는 RPE65가 멤브레인 결합 mRPE65와 수용성 sRPE65의 두 가지 상호 변환 형태로 존재한다고 제안되었다.이 이론은 Cys231, Cys329 및 Cys에서330 팔미토일화에 의한 sRPE65의 mRPE65로의 가역적 변환이 레티노이드 사이클을 조절하고 [16]막 친화력으로 mRPE65를 활성화시키는 데 기여했음을 시사한다.그러나 RPE65의 결정학 연구에 따르면 이러한 잔류물은 팔미토일화되지도 표면상향도 아닌 것으로 밝혀졌다.새로운 연구들은 또한 풍부한 용해성 RPE65의 존재를 확인하는 데 실패했다.그러므로, 이 이론은 대부분 [8][13]포기되었다.

메커니즘

제안된 RPE65 O-alkyl 절단 메커니즘.표시된 잔류물은 왼쪽 위부터 시계 방향으로103 Pe147, Thr313, His527, His180, His, His241, His 및 Glu입니다148.

RPE65는 제안된 S1N O-알킬 결합 분열을 통해 전 트랜스-레티닐 에스테르를 11-시스-레티놀로 변환하는 것을 촉매한다.RPE65의 O-알킬 에스테르 분할, 기하학적 이성질화, 물 첨가 조합은 현재 생물학적으로 독특한 것으로 여겨진다.단,[9][17] 유기화학자는 O-알킬에스테르 절단반응과 마찬가지로 안정된 카보카케이션 중간체를 이용한다.

O-알킬 균열

에스테르 결합의 O-알킬 분해는 Fe(II) 보조 인자의 도움을 받아 켤레 폴리엔 사슬에 의해 안정화되는 카르보케이션 중간체를 생성한다.카보카케이션의 탈국소화는 폴리엔 사슬의 결합 순서를 감소시켜 트랜스-투-시스 이성질화의 활성화 에너지를 감소시킨다.Pe와103178 Thr은 이성질화된 탄수화물을 추가로 안정화시키며 효소의 입체선택성을 담당하는 것으로 생각된다.이성화 후 C15에서 물에 의한 친핵성 공격은 폴리엔 사슬의 결합을 회복시켜 에스테르 결합 분열을 [9][13]완료한다.

대체N S2 메커니즘

거의 모든 다른 생화학적 에스테르 가수분해 반응은 아실 카본에서 S2 반응을 통해N 일어난다.그러나 동위원소 라벨링 연구는 RPE65의 최종 11-cis-retinol 생성물의 산소가 반응 에스테르가 아닌 용매에서 발생하며, O-알킬 절단 [13]메커니즘을 뒷받침하는 것으로 나타났다.또한 S2N 에스테르 가수분해 반응 메커니즘은 반응의 이성화 부분을 완성하기 위해 전자농축 C11에서 일부 친핵성(아마도 시스틴 잔류물)에 의한 별도의 불리한 S2N 공격에 의존할 것이다.알켄의 친핵성 공격은 에너지적으로 불리할 뿐만 아니라 활성 부위 영역에는 [8][9]친핵성 역할을 하는 시스틴 잔류물이 결여되어 있다.

임상적 의의

이 유전자의 돌연변이는 레버의 선천성 자외선 2형(LCA2) 및 망막색소증(RP)[6][18]과 관련되어 있다. RPE65 돌연변이는 덴마크에서 [19]LCA 환자에서 가장 일반적으로 검출되는 돌연변이다.LCA2와 RP를 가진 환자의 RPE65 돌연변이의 대부분은 베타 컨트롤러 체제에서 발생하며 적절한 단백질 접힘과 철분 보조인자 결합을 억제하는 것으로 여겨진다.특히 일반적인 프로펠러 돌연변이 장소는 티르와 히스입니다368182.Arg에서의91 치환도 일반적이며 RPE65 막 상호작용과 기질 [13]흡수에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

LCA 및 RP와 같은 질병과 완전한 기능 상실은 관련되지만, RPE65의 부분 억제는 노화 관련 황반변성(AMD) 치료제로 제안되어 왔다. All-trans-retinylamine(Ret-NH2)과 Emixstat은 모두 경쟁적으로 RPE65를 [9]억제하는 것으로 나타났다.에미수스타트는 현재 [9][20]AMD 치료제로 FDA 3상 임상시험을 진행 중이다.

장 베넷과 캐서린 A. RPE65 돌연변이에 대한 High의 연구는 유전적인 형태의 실명을 되돌렸다.그들은 보레틴 네파르보벡이라고 불리는 유전병 유전자 치료법에 대한 FDA의 첫 승인을 받았다.그들의 과학적 업적으로 장 베넷과 캐서린 A.High는 Sanford Health의 과학 및 의학 혁신 부문 로레인 크로스 상으로 2018년 최종 후보 3명 중 1명으로 선정되었습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c GRCh38: 앙상블 릴리즈 89: ENSG00000116745 - 앙상블, 2017년 5월
  2. ^ a b c GRCm38: 앙상블 릴리즈 89: ENSMUSG000028174 - 앙상블, 2017년 5월
  3. ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  5. ^ Hamel CP, Tsilou E, Pfeffer BA, Hooks JJ, Detrick B, Redmond TM (Jul 1993). "Molecular cloning and expression of RPE65, a novel retinal pigment epithelium-specific microsomal protein that is post-transcriptionally regulated in vitro". The Journal of Biological Chemistry. 268 (21): 15751–7. doi:10.1016/S0021-9258(18)82319-5. PMID 8340400.
  6. ^ a b "Entrez Gene: RPE65 retinal pigment epithelium-specific protein 65kDa".
  7. ^ Wolf G (Mar 2005). "Function of the protein RPE65 in the visual cycle". Nutrition Reviews. 63 (3): 97–100. doi:10.1111/j.1753-4887.2005.tb00127.x. PMID 15825812.
  8. ^ a b c d e f g h i Kiser PD, Palczewski K (Sep 2010). "Membrane-binding and enzymatic properties of RPE65". Progress in Retinal and Eye Research. 29 (5): 428–42. doi:10.1016/j.preteyeres.2010.03.002. PMC 2903629. PMID 20304090.
  9. ^ a b c d e f g h i j k l Kiser PD, Zhang J, Badiee M, Li Q, Shi W, Sui X, Golczak M, Tochtrop GP, Palczewski K (Jun 2015). "Catalytic mechanism of a retinoid isomerase essential for vertebrate vision". Nature Chemical Biology. 11 (6): 409–15. doi:10.1038/nchembio.1799. PMC 4433804. PMID 25894083.
  10. ^ Tang, Peter H.; Buhusi, Mona C.; Ma, Jian-Xing; Crouch, Rosalie K. (2011-12-14). "RPE65 is present in human green/red cones and promotes photopigment regeneration in an in vitro cone cell model". The Journal of Neuroscience. 31 (50): 18618–18626. doi:10.1523/JNEUROSCI.4265-11.2011. ISSN 1529-2401. PMC 3297673. PMID 22171060.
  11. ^ Kiser PD, Golczak M, Palczewski K (Jan 2014). "Chemistry of the retinoid (visual) cycle". Chemical Reviews. 114 (1): 194–232. doi:10.1021/cr400107q. PMC 3858459. PMID 23905688.
  12. ^ Orban T, Jastrzebska B, Palczewski K (Apr 2014). "Structural approaches to understanding retinal proteins needed for vision". Current Opinion in Cell Biology. 27: 32–43. doi:10.1016/j.ceb.2013.11.001. PMC 3971393. PMID 24680428.
  13. ^ a b c d e f g h Kiser PD, Golczak M, Lodowski DT, Chance MR, Palczewski K (Oct 2009). "Crystal structure of native RPE65, the retinoid isomerase of the visual cycle". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (41): 17325–30. doi:10.1073/pnas.0906600106. PMC 2765077. PMID 19805034.
  14. ^ Takahashi, Yusuke; Moiseyev, Gennadiy; Ma, Jian-xing (2014-09-26). "Identification of key residues determining isomerohydrolase activity of human RPE65". The Journal of Biological Chemistry. 289 (39): 26743–26751. doi:10.1074/jbc.M114.558619. ISSN 1083-351X. PMC 4175317. PMID 25112876.
  15. ^ Jin M, Li S, Moghrabi WN, Sun H, Travis GH (Aug 2005). "Rpe65 is the retinoid isomerase in bovine retinal pigment epithelium". Cell. 122 (3): 449–59. doi:10.1016/j.cell.2005.06.042. PMC 2748856. PMID 16096063.
  16. ^ Ma J, Zhang J, Othersen KL, Moiseyev G, Ablonczy Z, Redmond TM, Chen Y, Crouch RK (Jun 2001). "Expression, purification, and MALDI analysis of RPE65". Investigative Ophthalmology & Visual Science. 42 (7): 1429–35. PMID 11381042.
  17. ^ Redmond, T. Michael; Poliakov, Eugenia; Kuo, Stephanie; Chander, Preethi; Gentleman, Susan (2010-01-15). "RPE65, visual cycle retinol isomerase, is not inherently 11-cis-specific: support for a carbocation mechanism of retinol isomerization". The Journal of Biological Chemistry. 285 (3): 1919–1927. doi:10.1074/jbc.M109.027458. ISSN 1083-351X. PMC 2804350. PMID 19920137.
  18. ^ Bowne SJ, Humphries MM, Sullivan LS, Kenna PF, Tam LC, Kiang AS, Campbell M, Weinstock GM, Koboldt DC, Ding L, Fulton RS, Sodergren EJ, Allman D, Millington-Ward S, Palfi A, McKee A, Blanton SH, Slifer S, Konidari I, Farrar GJ, Daiger SP, Humphries P (Oct 2011). "A dominant mutation in RPE65 identified by whole-exome sequencing causes retinitis pigmentosa with choroidal involvement". European Journal of Human Genetics. 19 (10): 1074–81. doi:10.1038/ejhg.2011.86. PMC 3190249. PMID 21654732.
  19. ^ Astuti GD, Bertelsen M, Preising MN, Ajmal M, Lorenz B, Faradz SM, Qamar R, Collin RW, Rosenberg T, Cremers FP (Dec 2015). "Comprehensive genotyping reveals RPE65 as the most frequently mutated gene in Leber congenital amaurosis in Denmark". European Journal of Human Genetics. 24 (7): 1071–1079. doi:10.1038/ejhg.2015.241. PMC 5070892. PMID 26626312.
  20. ^ "Acucela - Retinal Diseases". acucela.com. Retrieved 2016-03-01.

추가 정보

단백질 구조와 기능
임상 및 유전자 연구

외부 링크