Тирозиназа является оксидаза это ограничение скоростифермент для контроля производства меланин. Фермент в основном участвует в двух различных реакциях синтеза меланина, также известных как путь Рэпера Мейсона. Во-первых, гидроксилирование монофенола и, во-вторых, превращение о-дифенола в соответствующий о-хинон. о-Хинон претерпевает несколько реакций с образованием меланина.[1] Тирозиназа - это медь-содержащий фермент, присутствующий в тканях растений и животных, который катализирует производство меланина и других пигментов из тирозин путем окисления. Он находится внутри меланосомы которые синтезируются в коже меланоциты. У человека фермент тирозиназа кодируется TYRген.[2]
Мутация в гене тирозиназы, приводящая к нарушению выработки тирозиназы, приводит к окулокожному типу I альбинизм, наследственное заболевание, которым страдает каждый 20000 человек.[3]
Активность тирозиназы очень важна. Если неконтролируемый во время синтез меланина, это приводит к увеличению синтеза меланина. Снижение активности тирозиназы было нацелено на улучшение или предотвращение состояний, связанных с гиперпигментация кожи, например мелазма и пигментные пятна.[4]
Несколько полифенолов, в том числе флавоноиды или же стильбеноид, аналоги субстрата, поглотители свободных радикалов и хелаторы меди, как известно, ингибируют тирозиназу.[5] Отныне медицинская и косметическая промышленность сосредотачиваются на исследованиях ингибиторов тирозиназы для лечения кожных заболеваний.[1]
Значение в пищевой промышленности
В пищевой промышленности желательно ингибирование тирозиназы, поскольку тирозиназа катализирует окисление фенольные соединения содержится во фруктах и овощах в хиноны, который придает нежелательный вкус и цвет, а также снижает доступность некоторых незаменимых аминокислот, а также усвояемость продуктов. Таким образом, высокоэффективные ингибиторы тирозиназы также необходимы в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.[6]Хорошо известные ингибиторы тирозиназы включают: койевая кислота,[7]трополон,[8]кумарины,[9]ванильная кислота, ванилин, и ванильный спирт.[10]
Значение у насекомых
Тирозиназа выполняет широкий спектр функций у насекомых, включая заживление ран, склеротизация, синтез меланина и инкапсуляция паразитов. В результате это важный фермент, так как он является защитным механизмом насекомых. Некоторые инсектициды подавляют тирозиназу.[6]
Тирозиназа осуществляет окисление фенолов, таких как тирозин и дофамин с помощью дикислород (O2). В присутствии катехол, бензохинон образуется (см. реакцию ниже). Водороды, удаленные из катехола, соединяются с кислород формировать воды.
Субстратная специфичность резко ограничивается в тирозиназе млекопитающих, которая использует только L-форму тирозина или DOPA в качестве субстратов и имеет ограниченную потребность в L-DOPA в качестве кофактора.[11]
Структура
Тирозиназа
Трехмерная структура функциональной единицы из гемоцианина осьминога
Тирозиназы были выделены и изучены из множества видов растений, животных и грибов. Тирозиназы разных видов различаются по своим структурным свойствам, распределению в тканях и клеточному расположению.[12]Не было обнаружено общей структуры белка тирозиназы, встречающейся у всех видов.[13] Ферменты, обнаруженные в тканях растений, животных и грибов, часто различаются по своему первичная структура, размер, паттерн гликозилирования, и активационные характеристики. Однако все тирозиназы имеют общий двухъядерный, медный центр типа 3 в их активные сайты. Здесь по два атома меди согласованный с тремя гистидиностатки.
Тирозиназа человека
Тирозиназа человека представляет собой единый мембранный трансмембранный белок.[14] У людей тирозиназа подразделяется на меланосомы[15] и каталитически активный домен белка находится в меланосомах. Только небольшая, ферментативно несущественная часть белка проникает в цитоплазму меланоцит.
В отличие от грибковой тирозиназы, тирозиназа человека является мембраносвязанной гликопротеин и содержит 13% углеводов.[6]
Кристаллографическая структура из Streptomyces-производная тирозиназа в комплексе с так называемым «белком кэдди»[17] Во всех моделях показана только молекула тирозиназы, атомы меди показаны зеленым цветом, а поверхность молекулы - красным. В моделях D и E аминокислоты гистидина показаны синей линией. Согласно модели E, каждый атом меди в активном центре действительно находится в комплексе с тремя гистидин остатки, образующие медный центр типа 3. Из моделей C и D видно, что активный центр этого белка находится внутри пилюли, сформированной на молекулярной поверхности молекулы.
Два атома меди в активном центре ферментов тирозиназы взаимодействуют с дикислород с образованием химического промежуточного продукта с высокой реакционной способностью, который затем окисляет субстрат. Активность тирозиназы аналогична катехолоксидаза, родственный класс меди оксидаза. Тирозиназы и катехолоксидазы все вместе называются полифенолоксидазы.
^ абКумар С.М., Сатиша УФ, Дхармеш С., Рао А.Г., Сингх С.А. (март 2011 г.). «Взаимодействие сезамола (3,4-метилендиоксифенола) с тирозиназой и его влияние на синтез меланина». Биохимия. 93 (3): 562–9. Дои:10.1016 / j.biochi.2010.11.014. PMID21144881.
^Бартон Д.Е., Квон Б.С., Франк Ю. (июль 1988 г.). «Ген тирозиназы человека, отображаемый на хромосоме 11 (q14 ---- q21), определяет вторую область гомологии с хромосомой 7 мыши». Геномика. 3 (1): 17–24. Дои:10.1016 / 0888-7543 (88) 90153-Х. PMID3146546.
^Виткоп CJ (октябрь 1979 г.). «Альбинизм: гематологическая болезнь накопления, предрасположенность к раку кожи и дефекты оптических нейронов, общие для всех типов окулокожного и окулярного альбинизма». Журнал медицинских наук Алабамы. 16 (4): 327–30. PMID546241.
^ абcКим Й.Дж., Уяма Х. (август 2005 г.). «Ингибиторы тирозиназы из природных и синтетических источников: структура, механизм ингибирования и перспективы на будущее». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 62 (15): 1707–23. Дои:10.1007 / s00018-005-5054-у. PMID15968468. S2CID8280251.
^Мендес Э., Перри Мде Дж., Франциско А.П. (май 2014 г.). «Дизайн и открытие ингибиторов грибной тирозиназы и их терапевтическое применение». Мнение эксперта об открытии лекарств. 9 (5): 533–54. Дои:10.1517/17460441.2014.907789. PMID24708040. S2CID12589166.
^Rescigno A, Casañola-Martin GM, Sanjust E, Zucca P, Marrero-Ponce Y (март 2011 г.). «Производные ваниллоида как ингибиторы тирозиназы, основанные на моделях QSAR, основанных на виртуальном скрининге». Тестирование и анализ на наркотики. 3 (3): 176–81. Дои:10.1002 / dta.187. PMID21125547.
^Слушание VJ, Ekel TM, Montague PM, Nicholson JM (февраль 1980 г.). «Маммалинтирозиназа. Стехиометрия и измерение продуктов реакции». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Энзимология. 611 (2): 251–68. Дои:10.1016/0005-2744(80)90061-3. PMID6766744.
^Hou L, Panthier JJ, Arnheiter H (декабрь 2000 г.). «Передача сигналов и регуляция транскрипции в линии меланоцитов, происходящих из нервного гребня: взаимодействия между KIT и MITF». Разработка. 127 (24): 5379–89. PMID11076759.
^Хук К.С., Шлегель Н.С., Эйххофф О.М., Видмер Д.С., Преториус К., Эйнарссон С.О., Валгейрсдоттир С., Бергстейнсдоттир К., Щепски А., Даммер Р., Штайнгримссон Е. (декабрь 2008 г.). «Новые мишени MITF идентифицированы с использованием двухэтапной стратегии ДНК-микрочипов». Исследования пигментных клеток и меланомы. 21 (6): 665–76. Дои:10.1111 / j.1755-148X.2008.00505.x. PMID19067971.
