아세틸세로토닌 O-메틸전달효소

Acetylserotonin O-methyltransferase
아세틸세로토닌 O-메틸전달효소
식별자
EC 번호2.1.1.4
CAS 번호.9029-77-0
데이터베이스
인텐츠IntEnz 뷰
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프리암프로필
PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBsum
진 온톨로지아미고 / 퀵고
ASMT
사용 가능한 구조물
PDB휴먼 유니프로트 검색: PDBe RCSB
식별자
별칭ASMT, ASMTY, HIOMT, HIOMTY, 아세틸세로토닌 O-메틸전달효소
외부 IDOMIM: 40mech, 300015 HomoloGene: 48261 GeneCard: ASMT
직교체
종인간마우스
엔트레스

438

n/a

앙상블

ENSG00000196433

n/a

유니프로트

P46597

n/a

RefSeq(mRNA)

NM_004043
NM_001171038
NM_001171039

n/a

RefSeq(단백질)

NP_001164509
NP_001164510
NP_004034

n/a

위치(UCSC)Cr X: 1.62 – 1.64Mbn/a
PubMed 검색[2]n/a
위키다타
인간 보기/편집

ASMT라고도 알려진 N-아세틸세로틴 O-메틸트랜스퍼레이즈는 멜라토닌 생합성의 최종 반응을 촉진하는 효소로서 노르멜라토닌을 멜라토닌으로 변환한다. 이러한 반응은 보다 일반적인 트립토판 대사 경로에 내재되어 있다. 이 효소는 또한 트립토판 대사에서 두 번째 반응을 촉진시킨다: 5-히드록시-인두아세테이트의 5-메톡시-인두아세테이트로의 전환. 이 반응을 촉진하는 다른 효소는 n-acetylserotonin-o-methyl transferase-like-단백질이다. [3]

인간에서 ASMT 효소는 의사자체 ASMT 유전자에 의해 암호화된다. X염색체와 Y염색체의 짧은 팔 끝부분 근처에 복사본이 존재한다.[4][5]

구조와 유전자 위치

N-아세틸세로토닌 O-메틸전달효소는 X염색체와 Y염색체의 의사자기 부위에 위치한 유전자에 의해 코딩되는 효소로 인간의 소나무샘과 망막에서 가장 많이 발견된다.[6] 아직 X선 회절에 의해 N-아세틸세로닌 O-메틸전달효소의 정확한 구조가 결정되지는 않았지만, 인간 'N-아세틸세로닌 O-메틸전달효소' 유사단백질인 Maf 영역의 결정구조가 발견되었다.[7]

효소와 기능 등급

N-아세틸세로토닌 O-메틸전달효소는 세 가지 효소 기능군(transferase), 1탄소군 트랜스퍼러(transferer), 메틸전달효소(methyl transferase)로 분류할 수 있다.[8]

트립토판 대사 경로에서 두 가지 반응을 촉진하며, 둘 다 세로토닌으로 거슬러 올라갈 수 있다. 세로토닌은 이 경로에 많은 운명을 가지고 있으며, N-아세틸세로토닌 O-메틸트랜스퍼레이제(O-methyltransferase)는 이 두 운명의 반응을 촉진시킨다. 이 효소는 세로토닌에서 멜라토닌에 이르는 경로의 마지막 단계를 촉매로 하는 것으로 가장 많이 연구되어 왔으나, 세로토닌 → 5-메톡시-인돌라세테이트의 여러 단계 과정에서의 반응 중 하나를 촉매하기도 한다.

동의어

N- Acetylserotonin O-methyltransferase의 동의어는 Hydroxyndole O-methyltransferase(HIOMT), Acetylserotonin O-methyltransferase(ASMT), Acetylserotonin N-methyltonethyltonase(Y 염색체)이다.[8] 가장 많이 쓰이는 동의어는 히드록신돌 O-메틸전달효소(HIOMT)이다.

유기체

N- 아세틸세로토닌 O-메틸전달효소는 원핵생물 및 진핵생물에서 모두 발견된다. 그것은 로도피렐룰라 발티카와 크로모박테리움 비올라슘에서 발견된다. 다음 진핵생물에서도 발견된다: 갈루스 갈루스 갈루스(치킨), 보스 타우루스(소), 호모 사피엔스(인간), 마카카 물라타(쥐원숭이), 라투스 노르베기투스(랫드).[8]

아미노산 시퀀스

Bos 황소자리(cattle)는 350개의 아미노산을[8] 가지고 있으며 아미노산 염기서열은 다음과 같다.

MCSQEGEGYSLLKEYANAFMVSQVLFAACELGVFELLAEALEPLDSAAVSSHLGSSPGD RAATEHLCVPEAAASRREGRKSCVCKHGARQHLPGERQPQVPAGHAAVRGQDRLRLLAP PGEAVREGRNQYLKAFGIPSEELFSAIYRSEDERLQFMQGLQDVWRLEGATVLAAFDLS PFPLICDLGGGSGALAKACVSLYPGCRAIVFDIPGVVQIAKRHFSASEDERISFHEGDF FKDALPEADLYILARVLHDWTDAKCSHLLQRVYRACRTGGGILVIESLLDTDGRGPLTT LLYSLNMLVQTEGRERTPGRSTARSVGPAASETCGDGGRGEPTMLSWPGNQACSV

아미노산이 373개인 호모 사피엔스(인간)의 경우 그 순서는 다음과 같다.

MGSSEDQAYRLLNDYANGFMVSQVLFAACELGVFDLLAEAPGPLDVAAVAAGVRASAHG TELLLDICVSLKLLKVETRGGKAFYRNTELSSDYLTTVSPTSQCSMLKYMGRTSYRCWG HLADAVREGRNQYLETFGVPAEELFTAIYRSEGERLQFMQALQEVWSVNGRSVLTAFDL SVFPLMCDLGGTRIKLETIILSKLSQGQKTKHRVFSLIGGAGALAKECMSLYPGCKITV FDIPEVVWTAKQHFSFQEEEQIDFQEGDFFKDPLPEADLYILARVLHDWADGKCSHLLE RIYHTCKPGGGILVIESLLDEDRRGPLLTQLYSLNMLVQTEGQERTPTHYHMLLSSAGF RDFQFKKTGAIYDAILARK

대체 스플라이싱

인간 HOIMT 유전자는 길이가 약 35 kb이며 9-10 exon을 포함하고 있다. 이 유전자는 최소한 세 개의 가능한 이소 형태를 형성하기 위해 분할될 수 있지만 멜라토닌의 생합성에서 각각의 이소 형태는 같은 역할을 한다. 또한 유전자에는 복수의 촉진자 영역이 포함되어 있는 것으로 밝혀졌는데, 이는 규제의 여러 메커니즘이 존재함을 나타낸다.[5]

면역세포의 표현

최근의 연구는 B 림프구, T 도우미 림프구, 낭독성 T 림프구, 그리고 인간의 자연 킬러 림프구에서 HOIMT 유전자의 메신저 RNA(mRNA) 대본을 발견했다. 이 발견은 HOIMT hnRNA의 대체 스플라이싱에 관한 연구와 연계하여 히드록신돌레 O-메틸트랜스퍼레이즈(Hydroxyndole O-Methyltonin O-methyltransferase의 동의어)가 내분비 및 신경계 기능 외에 인체 면역계에서도 역할을 하고 있음을 시사한다. 즉, 유전자는 신체의 다른 세포에서 다양한 등소 형태로 표현될 수 있다.[9]

반응 촉매제

트립토판 대사 경로에서 N- 아세틸세로토닌 O-메틸전달효소는 두 가지 개별 반응을 촉진한다. 표시된 첫 번째 반응(그림 2)은 N-아세틸-5-메톡시-트립타민에 대한 N-아세틸-세로토닌의 반응이다. S-adenosyl-L-methionine은 기질로 사용되며 S-adenosyl-L-homosysteine으로 변환된다.[10] 그림 2: N- Acetylserotonin O-methyl transferase에 의해 촉매되는 반응


그림 3은 위와 같은 반응이지만, 그림에는 기질 외에 N-아세틸세로토닌 O-메틸트랜스퍼레이즈를 사용하여 반응제가 제품까지 어떻게 진행되는지 더 선명하게 그려져 있다.[8]

그림 3: N- 아세틸세로토닌 O-메틸전달효소의 역할


트립토판 대사 경로에서 N-아세틸세로닌 O-메틸전달효소에 의해 촉매된 두 번째 반응(그림 4)은 S-아데노실-L-메티오닌 + 5-히드록시돌레아세테이트 £S-아데노실-L-호모시스테인 + 5-메트호스호시돌레아세트산염이다.[8]

그림 4: N- 아세틸세로토닌 O-메틸전달효소에 의해 촉매되는 두 번째 반응


그림 5는 세로토닌에서 멜라토닌에 이르는 반응 경로의 보다 일반적인 구조다. 수 2.1.1.4는 N- 아세틸세로토닌 O-메틸전달효소에 대한 효소수수료 번호(EC Number)를 가리킨다. 이 두 단계는 매우 관여된 트립토판 신진대사 경로에 내장되어 있다.[11]

그림 5: 경로 세로토닌 → 멜라토닌


임상적 시사점

종양

소나무 종양(PPT)에서 HIOMT 유전자 발현이 높다는 증거가 있다. 이러한 발견은 그러한 종양의 진단 지표로서 다양한 유전자 발현에 대한 연구로 이어졌다. 이러한 분비선에서 비정상적으로 높은 수준의 HIOMT는 뇌에 PPT가 존재한다는 것을 나타내는 역할을 할 수 있다.[12]

정신 질환

멜라토닌 수치는 기분장애의 특성 표시기로 사용되는데, 이는 이상 수준의 멜라토닌을 다른 진단 기준과 함께 사용하여 기분장애(예: 계절적 정서장애, 조울증 또는 주요 우울장애)가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다는 것을 의미한다. 멜라토닌 수치는 또한 상태 표시기로 사용될 수 있으며, 주어진 시점에서 환자의 질병의 심각성에 대한 결론에 기여할 수 있다. 연구는 소나무샘의 히드록신돌-O-메틸전달효소 양과 멜라토닌 수준 사이의 직접적인 상관관계를 보여주었기 때문에, HIOMT에 대한 추가 지식은 이러한 장애의 성격과 시작에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있다.[13]

발달 장애

자폐증 환자는 대조군보다 멜라토닌과 아세틸세로토닌 O-메틸전달효소(ASMT) 수치가 현저히 낮은 것으로 나타났다.[14]

연결 분석

고주파 다형성은 HIOMT 유전자가 위치한 성염색체의 PAR 부위에 존재한다. 이 지역의 고주파 다형성을 가진 병든 위치의 연계 분석은 유전적 장애에서 이 유전자의 역할에 대한 중요한 정보로 이어질 수 있다.[15]

추가연구

멜라토닌 생합성 경로의 제한 시약으로서의 HIOMT

멜라토닌 생산에 있어 히드록신돌-O-메틸전달효소의 규제력에 대한 논란이 있어 왔다. 2001년에는 경로상 또 다른 효소인 N-acetyl transferase(NAT)가 멜라토닌 생산의 제한 시약이라는 주장이 제기되었다.[16] 그러나 최근 연구 결과에서는 NAT이 아닌 HIOMT가 제한 시약임을 시사했으며, HIOMT 발현과 멜라토닌 수치 사이에 직접적인 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다.[17]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c GRCh38: 앙상블 릴리스 89: ENSG00000196433 - 앙상블, 2017년 5월
  2. ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  3. ^ Kanehisa M.; Goto S.; Hattori M.; Aoki-Kinoshita K.F.; Itoh M.; Kawashima S.; Katayama T.; Araki M.; Hirakawa M.; et al. (2006). "From genomics to chemical genomics: new developments in KEGG". Nucleic Acids Res. 34 (90001): D354–357. doi:10.1093/nar/gkj102. PMC 1347464. PMID 16381885. [Tomson의 웹 사이트에서도 의견 참조]
  4. ^ Donohue SJ, Roseboom PH, Illnerova H, Weller JL, Klein DC (October 1993). "Human hydroxyindole-O-methyltransferase: presence of LINE-1 fragment in a cDNA clone and pineal mRNA". DNA Cell Biol. 12 (8): 715–27. doi:10.1089/dna.1993.12.715. PMID 8397829.
  5. ^ a b Rodriguez IR, Mazuruk K, Schoen TJ, Chader GJ (December 1994). "Structural analysis of the human hydroxyindole-O-methyltransferase gene. Presence of two distinct promoters". J. Biol. Chem. 269 (50): 31969–77. doi:10.1016/S0021-9258(18)31790-3. PMID 7989373.
  6. ^ 인간 내 온라인 멘델리안 상속(OMIM): x-크롬 ASMT - 300015
  7. ^ PDB: 2P5X; Min J, Wu H, Dombrovski L, Loppanu P, Weigelt J, Sundstrom M, Arrowsmith CH, Edwards AM, Bochkarve A, Plotnikov AM, Crystal Structure of Maf Domain of Human N- Acetylseratonin O-methyltransferase, Structural Genomics Consortium (SGC) (2007)
  8. ^ a b c d e f g KEG 경로 데이터베이스의 효소 2.1.1.4.
  9. ^ Pozo D, García-Mauriño S, Guerrero JM, Calvo JR (August 2004). "mRNA expression of nuclear receptor RZR/RORalpha, melatonin membrane receptor MT, and hydroxindole-O-methyltransferase in different populations of human immune cells". J. Pineal Res. 37 (1): 48–54. doi:10.1111/j.1600-079X.2004.00135.x. PMID 15230868. S2CID 22197004.
  10. ^ Caspi R, Foerster H, Fulcher CA, Hopkinson R, Ingraham J, Kaipa P, Krummenacker M, Paley S, Pick J, Rhee SY, Tissier C, Zhang P, Karp PD (January 2006). "MetaCyc: a multiorganism database of metabolic pathways and enzymes" (PDF). Nucleic Acids Res. 34 (Database issue): D511–6. doi:10.1093/nar/gkj128. PMC 1347490. PMID 16381923.
  11. ^ Maltsev N, Glass E, Sulakhe D, Rodriguez A, Syed MH, Bompada T, Zhang Y, D'Souza M (January 2006). "PUMA2--grid-based high-throughput analysis of genomes and metabolic pathways". Nucleic Acids Res. 34 (Database issue): D369–72. doi:10.1093/nar/gkj095. PMC 1347457. PMID 16381888.
  12. ^ Fèvre-Montange M, Champier J, Szathmari A, Wierinckx A, Mottolese C, Guyotat J, Figarella-Branger D, Jouvet A, Lachuer J (July 2006). "Microarray analysis reveals differential gene expression patterns in tumors of the pineal region". J. Neuropathol. Exp. Neurol. 65 (7): 675–84. doi:10.1097/01.jnen.0000225907.90052.e3. PMID 16825954.
  13. ^ Srinivasan V, Smits M, Spence W, Lowe AD, Kayumov L, Pandi-Perumal SR, Parry B, Cardinali DP (2006). "Melatonin in mood disorders". World J. Biol. Psychiatry. 7 (3): 138–51. doi:10.1080/15622970600571822. PMID 16861139. S2CID 21794734.
  14. ^ http://sfari.org/news-and-opinion/conference-news/2011/society-for-neuroscience-2011/genetic-studies-probe-sleep-hormones-role-in-autism
  15. ^ Yi H, Donohue SJ, Klein DC, McBride OW (February 1993). "Localization of the hydroxyindole-O-methyltransferase gene to the pseudoautosomal region: implications for mapping of psychiatric disorders". Hum. Mol. Genet. 2 (2): 127–31. doi:10.1093/hmg/2.2.127. PMID 8098975.
  16. ^ Djeridane Y, Touitou Y (April 2001). "Chronic diazepam administration differentially affects melatonin synthesis in rat pineal and Harderian glands". Psychopharmacology. 154 (4): 403–7. doi:10.1007/s002130000631. PMID 11349394. S2CID 22918068.
  17. ^ Reiter RJ, Tan DX, Terron MP, Flores LJ, Czarnocki Z (2007). "Melatonin and its metabolites: new findings regarding their production and their radical scavenging actions" (PDF). Acta Biochim. Pol. 54 (1): 1–9. doi:10.18388/abp.2007_3264. PMID 17351668.

추가 읽기

외부 링크