Hiszton-dezacetilázok

A hiszton -dezacetilázok ( Hiszton - dezacetilázok , HDAC  -k ) ( EC 3.5.1) olyan enzimek , amelyek katalizálják a hisztonok ε-N-acetil-lizin acetilcsoportjának eltávolítását , amelyet hiszton- acetilázok (HAT-ok) visznek be a hiszton K3 és K14 maradékaiba. A H4 hiszton H3 és K5, K8, K12 és K16, valamint a H2A és H2B hiszton egyes lizinjeinek maradékai. A hisztonok módosításával és a kromatin konformációjának megváltoztatásával a hiszton dezacetilázok fontos szerepet játszanak a génexpresszió szabályozásában .. Míg a hiszton-acetilázok hiszton-hiperacetilációja általában a transzkripciós aktivitás növekedésével jár együtt, addig a hiszton-dezacetilázok hipoacetilációt és ennek eredményeként génrepressziót okoznak. A hipoacetiláció a nukleoszóma és a körülötte tekert DNS közötti rés csökkenéséhez vezet. A DNS szorosabb csomagolása csökkenti a transzkripciós faktorokhoz való hozzáférését, ami transzkripciós repressziót eredményez. A hiszton-dezacetilázok jellemzően nagy komplexek részeként működnek más fehérjékkel együtt, és gátolják a kromatin aktivitást. A hiszton-dezacetilázok szubsztrátjai nemcsak hisztonok, hanem más fehérjék is lehetnek (p53, E2F, a-tubulin és MyoD).

Osztályozás

A család 18 fehérjéből áll, amelyek 4 osztályba tartoznak. 11 képviselő az I-hez (csökkentett kálium-függőség 3 (RPD3)-szerű; HDAC1, HDAC2, HDAC3, HDAC8), II (élesztő hiszton-deacetiláz osztály 1, Hda1; nem tévesztendő össze a HDACI-val!; HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7) , HDAC9, HDAC10) és IV osztályú (HDAC11) a "klasszikus" hiszton dezacetiláz, míg a III. osztály tagjait sirtuinoknak. Az I. és II. osztály képviselőit a trichostatin A (TCA, TSA) gátolja, míg más osztályok képviselői érzéketlenek rá.

A növényekben a hiszton-dezacetilázok családjába 18 képviselő tartozik, amelyek 3 osztályba tartoznak: I (RPD3-szerű), HD-tuinok (csak növényekben találhatók meg) és sirtuinok.

Minden hiszton-dezacetiláz, kivéve a III. osztályt, cinket tartalmaz , és így cinkfüggő. [egy]

A katalízis mechanizmusa

A 390 aminosavból álló szekvencia alkotja a klasszikus HDAC-k katalitikus doménjét, amely erősen konzervált aminosavakat is tartalmaz. Az aktív hely egy enyhén ívelt cső alakú zseb, szélesebb aljával. Az acetilcsoportot két szomszédos hisztidinből, két aszpartátból (körülbelül 30 aminosav a hisztidinektől eltekintve, körülbelül 6 aminosav választja el) és egy tirozinból (123 aminosav az aszpartátokból) álló töltésfordító rendszer távolítja el. A töltésváltó rendszer fontos eleme a zseb alján megkötött Zn 2+ . Más kofaktorok is fontosak a katalízishez: a legtöbb rekombináns hiszton-dezacetiláz inaktív.

Sirtuins

A sirtuinok jellemzője (a név az egyik képviselőtől származik - a csendes információs szabályozó 2 (Sir2)) - a NAD + használata szubsztrátként. Nem érzékenyek a TCA gátlására, de érzékenyek a sirtinolra. Élesztőben főként a H4K16, H3K56 és H3K9 dezacetilezését végzi; kisebb mértékben - H3K14. Az élesztő Sir2 elsősorban a telomer szekvenciák, az rRNS , a csendes párzási típusú lókusz elnémításában, valamint az rDNS - rekombináció elnyomásában vesz részt. A Sir2 részt vesz az élettartam szabályozásában is: részt vesz a sejtöregedéshez kapcsolódó extrakromoszómális rDNS-gyűrűk kialakulásának megakadályozásában . Az élesztőben lévő Sir2 , valamint emlős homológjai kulcsszerepet játszanak az epigenetikai géncsendesítésben , a DNS-javításban és a rekombinációban, a sejtciklusban , a mikrotubulusok szerveződésében és az öregedés szabályozásában.

Hiszton-deacetiláz inhibitorok (HDACi)

Jelenleg számos hiszton-dezacetiláz inhibitor létezik, a baktériumokból és gombákból izolált komplex vegyületektől (TCA, tapoxin) a viszonylag egyszerű vegyületekig (butirát) kezdve. A legtöbb HDACi háromkomponensű szerkezettel rendelkezik, amely egy cinkkötő helyből, egy linkerből és egy olyan szekvenciából áll, amely kölcsönhatásba lép a HDAC aktív helyének bejáratánál lévő aminosavmaradékokkal. A klasszikus deacetiláz inhibitorok úgy működnek, hogy kiszorítják a cinkiont az aktív helyről, és így inaktiválják a töltéscserélő rendszert. A TCA optimális konformációval rendelkezik az aktív helyre való belépéshez, és a fenilcsoport előtt egy hidroxamátcsoport és egy öt szénatomos linker található. A TCA a HDACi által ismert legerősebb reverzibilis hatást produkálja ( IC50%-a a nanomoláris régióban van). A HDACi hiperacetilációt, transzkripciós aktivációt és egyes jelentések szerint aktív DNS-demetilációt okoz. Mivel a HDACi lelassítja a növekedést, és a rákos sejtek differenciálódásához és apoptózisához vezet, aktív fejlesztés folyik a rákterápiában való felhasználásukra ( vorinosztát , romidepszin , belinosztát ).

A HDACi apoptózist, sejtciklus-leállást, öregedést, differenciálódást, sejtimmunogenitást indukálnak, és gátolják az angiogenezist bizonyos ráktípusokban (West et al., 2014). A HDACi alkalmazásának legsikeresebb példái a vorinosztát és a romidepszin refrakter bőr- és perifériás T-sejtes limfómában szenvedő betegeknél. (Whittaker et al., 2010). A kémiai szerkezet szerint a HDACi 4 osztálya különböztethető meg - hidroxamátok, ciklusos peptidek, alifás savak és benzamidok . Az ezekkel a molekulákkal kapcsolatos ismeretek nagy része rákkutatásból származik. A Pan-HDACi (nem specifikus HDACi) főként hidroxamátokat tartalmaz .

A hidroxamátokat a trichostatin A (TSA) képviseli, amely gátolja a sejtnövekedést tüdő- és emlőrákban ( Yoshida és mtsai, 1995 ), és egy pan-celluláris HDAC inhibitor. A TSA nem került be a klinikai gyakorlatba olyan nemkívánatos események miatt, mint a normál sejtek apoptózisa és a DNS-károsodás ( Rodriguez-Paredes et al., 2011 ). A suberanilohidroxámsav (SAHA) (vorinosztát) szintén egy hidroxamát, az első HDACi, amelyet az FDA klinikai használatra jóváhagyott ( Grozinger et al. 2002 ). Hatása a p21WAF1, p27 KIP1, DR5 és TNFα antiproliferatív gének aktiválásához, valamint a pozitív növekedésszabályozók: CDK2, CDK4, ciklin D1 és ciklin D2 aktivitásának csökkenéséhez vezet. A hidroxamát osztályból számos molekulát vizsgálnak jelenleg: e CBHA, LAQ-824, PXD-101, LBH-589, ITF2357, oxamflatin, ABHA, SBHA, Scriptaid, piroxamid, SK-7041, SK-7068 és tubakenberg al., 2014 ).

A közelmúltban megkérdőjelezték a pan-HDACi IIa osztályú HDAC-okkal szembeni aktivitását, de a részletesebb vizsgálatok eredményeként „igazi” pán-HDACi-kat, például pandacostatot fedeznek fel ( Bradner et al., 2010 ). A pan-HDACi további kilátásait bonyolítja, hogy hatástalanok a szolid daganatokkal szemben, ennek okai azonban ismeretlenek. Jelenleg jelentős figyelmet fordítanak a HDACi egyes izoformáira szelektív HDACi fejlesztésére. Az új pan-HDACi keresése azonban folytatódik. Bizonyíték erre a gyógyszercégek fellépése: például 2014 szeptemberében a Servier és a Pharmacyclists megállapodást kötött az abexinostat és más vegyületek közös fejlesztéséről. „Új generációs” pán-HDACi-k, mint például a givinostat ( Tashima et al. 2014, Zappasodi et al. 2014, Li X et al. 2015, Mahal K et al. 2015 ), és a klinikai vizsgálatok folyamatban vannak." old" HDACi, mint például a panabinosztát mono- és kombinációs terápia részeként, beleértve a szolid daganatokat is ( Li X et al., 2015 ).

Lásd még

• epigenetika
• Kromatin
• Nukleoszóma
• Hisztonok

Jegyzetek

1. ↑ PA, Xu WS hiszton-dezacetiláz-inhibitorok: potenciál a rákterápiában  //  J. Cell. Biochem. : folyóirat. - 2009. - július ( 107. évf. , 4. sz.). - P. 600-608 . - doi : 10.1002/jcb.22185 . — PMID 19459166 .

Irodalom

1. de Ruijter AJ, van Gennip AH, Caron HN, Kemp S, van Kuilenburg AB (2003. március). "Hiszton-dezacetilázok (HDAC): a klasszikus HDAC család jellemzése". Biochem. J. 370 (Pt 3): 737-49. doi:10.1042/BJ20021321. PMID 12429021 . 2 Hollender C és Zhongchi Liu Z (2008. július). "Histone Deacetylase Genes in Arabidopsis Development" Journal of Integrative Plant Biology 50. kötet, 7. szám, 875–885. oldal, PMID 18713398