La histidina descarboxilasa ( HDC ) es una enzima responsable de catalizar la descarboxilación de histidina para formar histamina . En los mamíferos, la histamina es una amina biogénica importante con funciones reguladoras en la neurotransmisión , la secreción de ácido gástrico y la respuesta inmune . [1] [2] La histidina descarboxilasa es el único miembro de la vía de síntesis de histamina , que produce histamina en una reacción de un solo paso. La histamina no puede ser generada por ninguna otra enzima conocida. [3] La HDC es, por tanto, la principal fuente de histamina en la mayoríamamíferos y eucariotas . La enzima emplea un cofactor piridoxal 5'-fosfato (PLP), similar a muchas descarboxilasas de aminoácidos . [4] [5] Los eucariotas, así como las bacterias gramnegativas comparten una HDC común, mientras que las bacterias grampositivas emplean una HDC dependiente de piruvoilo evolutivamente no relacionada. [6] En los seres humanos, la histidina descarboxilasa está codificada por el gen HDC . [2] [7]
Histidina descarboxilasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 4.1.1.22 | |||||||
No CAS. | 9024-61-7 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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Estructura
La histidina descarboxilasa es una descarboxilasa dependiente de piridoxal del grupo II , junto con la descarboxilasa de L-aminoácido aromático y la tirosina descarboxilasa . La HDC se expresa como un polipéptido de 74 kDa que no es enzimáticamente funcional. [8] [9] Solo después del procesamiento postraduccional , la enzima se activa. Este procesamiento consiste en truncar gran parte de la cadena C-terminal de la proteína , reduciendo el peso molecular del péptido a 54 kDa.
La histidina descarboxilasa existe como un homodímero , con varios aminoácidos de la respectiva cadena opuesta estabilizando el sitio activo de HDC . En estado de reposo de HDC, PLP está unido covalentemente en una base de Schiff a lisina 305, y se estabilizó por varios enlaces de hidrógeno a la cercana aminoácidos aspartato 273, serina 151 y la serina de la cadena opuestas 354. [8] HDC contiene varias regiones que son secuencialmente y estructuralmente similares a los de otras descarboxilasas dependientes de piridoxal. [10] Esto es particularmente evidente en la vecindad del sitio activo lisina 305. [11]
Mecanismo
La HDC descarboxila la histidina mediante el uso de un cofactor de PLP unido inicialmente en una base de Schiff a la lisina 305. [12] La histidina inicia la reacción desplazando la lisina 305 y formando una aldimina con PLP. Luego, el grupo carboxilo de la histidina abandona el sustrato y forma dióxido de carbono . Este es el paso que limita la velocidad de todo el proceso, que requiere una energía de activación de 17,6 kcal / mol [13] y se ajusta a la rotación experimental de 1,73.. [14] Después de que tiene lugar la descarboxilación, el intermedio PLP es protonado por la tirosina 334 de la segunda subunidad. La protonación está mediada por una molécula de agua y es muy rápida y también muy exergónica. [13] Finalmente, PLP vuelve a formar su base Schiff original en lisina 305, y se libera histamina. Este mecanismo es muy similar a los empleados por otras descarboxilasas dependientes de piridoxal. En particular, el intermedio de aldimina es una característica común de todas las descarboxilasas dependientes de PLP conocidas. [15] La HDC es muy específica para su sustrato de histidina. [dieciséis]
Relevancia biológica
La histidina descarboxilasa es la principal fuente biológica de histamina. La histamina es una amina biogénica importante que modera numerosos procesos fisiológicos. Hay cuatro receptores de histamina diferentes , H 1 , H 2 , H 3 y H 4 , [3] cada uno de los cuales tiene un significado biológico diferente. H 1 modula varias funciones del sistema nervioso central y periférico , incluido el ritmo circadiano , la temperatura corporal y el apetito . [17] H 2 activación da como resultado ácido gástrico secreción y músculo liso relajación . [18] [19] El H 3 controla el recambio de histamina mediante la inhibición por retroalimentación de la síntesis y liberación de histamina . [20] Finalmente, el H 4 juega un papel en la quimiotaxis de los mastocitos y la producción de citocinas . [17]
En los seres humanos, la HDC se expresa principalmente en mastocitos y granulocitos basófilos . En consecuencia, estas células contienen las concentraciones más altas de gránulos de histamina del cuerpo . La histamina no procedente de los mastocitos también se encuentra en el cerebro , donde se utiliza como neurotransmisor . [21]
Inhibición
La HDC puede ser inhibida por la α-fluorometilhistidina y el éster metílico de histidina . [22] [23]
Significación clínica
Los antihistamínicos son una clase de medicamentos diseñados para reducir los efectos no deseados de la histamina en el cuerpo. Los antihistamínicos típicos bloquean receptores de histamina específicos , dependiendo del propósito fisiológico al que sirven. Por ejemplo, la difenhidramina ( Benadryl ™) ataca e inhibe el receptor de histamina H1 para aliviar los síntomas de las reacciones alérgicas . [24] Es posible que los inhibidores de la histidina descarboxilasa se utilicen como antihistamínicos atípicos . Se ha demostrado que la tritocualina , así como varias catequinas , como la epigalocatequina-3-galato , un componente principal del té verde , se dirigen a las células HDC y productoras de histamina, reduciendo los niveles de histamina y proporcionando propiedades antiinflamatorias , antitumorales y anti -Efectos angiogénicos . [25]
Se han observado mutaciones en el gen de la histidina descarboxilasa en una familia con síndrome de Tourette (ST) y no se cree que sean la causa de la mayoría de los casos de ST. [26]
Ver también
- Descarboxilasa aromática de L-aminoácido
- Tirosina descarboxilasa
- Descarboxilación
- Histamina
- Antihistamínico
- Piridoxal 5'-fosfato
- Mastocito
Referencias
- ^ Epps HM (1945). "Estudios sobre descarboxilasas de aminoácidos bacterianos: 4. l (-) - histidina descarboxilasa de Cl. Welchii Tipo A" . La revista bioquímica . 39 (1): 42–6. doi : 10.1042 / bj0390042 . PMC 1258146 . PMID 16747851 .
- ^ a b "Entrez Gen: histidina descarboxilasa" .
- ^ a b Shahid, Mohammad (2009). "Histamina, receptores de histamina y su papel en la inmunomodulación: una revisión sistemática actualizada" (PDF) . The Open Immunology Journal . 2 : 9–41. doi : 10.2174 / 1874226200902010009 .
- ^ Riley WD, Snell EE (octubre de 1968). "Histidina descarboxilasa de Lactobacillus 30a. IV. La presencia de piruvato unido covalentemente como grupo protésico". Bioquímica . 7 (10): 3520–8. doi : 10.1021 / bi00850a029 . PMID 5681461 .
- ^ Rosenthaler J, Guirard BM, Chang GW, Snell EE (julio de 1965). "Purificación y propiedades de la histidina descarboxilasa de Lactobacillus 30a" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 54 (1): 152–8. Código Bibliográfico : 1965PNAS ... 54..152R . doi : 10.1073 / pnas.54.1.152 . PMC 285813 . PMID 5216347 .
- ^ Kimura B, Takahashi H, Hokimoto S, Tanaka Y, Fujii T (agosto de 2009). "Inducción de los genes de histidina descarboxilasa de Photobacterium damselae subsp. Damselae (formalmente P. histaminum) a pH bajo" . Revista de microbiología aplicada . 107 (2): 485–97. doi : 10.1111 / j.1365-2672.2009.04223.x . PMID 19302297 .
- ^ Bruneau G, Nguyen VC, Gros F, Bernheim A, Thibault J (noviembre de 1992). "Preparación de una sonda de ADNc de histidina descarboxilasa (HDC) de cerebro de rata por PCR y asignación del gen HDC humano al cromosoma 15". Genética humana . 90 (3): 235–8. doi : 10.1007 / bf00220068 . PMID 1487235 .
- ^ a b c Komori H, Nitta Y, Ueno H, Higuchi Y (agosto de 2012). "El estudio estructural revela que Ser-354 determina la especificidad del sustrato en la histidina descarboxilasa humana" . La Revista de Química Biológica . 287 (34): 29175–83. doi : 10.1074 / jbc.M112.381897 . PMC 3436558 . PMID 22767596 .
- ^ Nitta, Yoko (2010). "Expresión de histidina descarboxilasa humana recombinante con formas truncadas de longitud completa y C-terminal en levaduras y células bacterianas" (PDF) . J. Biol. Macromol . 10 .
- ^ Jackson, F. Rob (1 de octubre de 1990). "Las descarboxilasas procarióticas y eucarióticas dependientes de piridoxal son homólogas". Revista de evolución molecular . 31 (4): 325–329. Código Bibliográfico : 1990JMolE..31..325J . doi : 10.1007 / BF02101126 . ISSN 0022-2844 . PMID 2124279 .
- ^ Sandmeier E, Hale TI, Christen P (mayo de 1994). "Origen evolutivo múltiple de las descarboxilasas de aminoácidos dependientes de piridoxal-5'-fosfato" . Revista europea de bioquímica . 221 (3): 997–1002. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1994.tb18816.x . PMID 8181483 .
- ^ a b Wu F, Yu J, Gehring H (marzo de 2008). "Estudios inhibitorios y estructurales de nuevos análogos de sustrato de coenzima de la descarboxilasa de histidina humana" . Revista FASEB . 22 (3): 890–7. doi : 10.1096 / fj.07-9566com . PMID 17965265 .
- ^ a b Fernandes HS, Ramos MJ, Cerqueira NM (julio de 2017). "El mecanismo catalítico de la enzima dependiente de piridoxal-5'-fosfato, histidina descarboxilasa: un estudio computacional". Química . 23 (38): 9162–9173. doi : 10.1002 / quím.201701375 . PMID 28613002 .
- ^ Komori H, Nitta Y, Ueno H, Higuchi Y (agosto de 2012). "El estudio estructural revela que Ser-354 determina la especificidad del sustrato en la histidina descarboxilasa humana" . La Revista de Química Biológica . 287 (34): 29175–83. doi : 10.1074 / jbc.m112.381897 . PMC 3436558 . PMID 22767596 .
- ^ "Descarboxilasa dependiente de fosfato de piridoxal" . InterPro .
- ^ Toney MD (enero de 2005). "Especificidad de reacción en enzimas piridoxal fosfato". Archivos de Bioquímica y Biofísica . Resalte el problema sobre los mecanismos enzimáticos. 433 (1): 279–87. doi : 10.1016 / j.abb.2004.09.037 . PMID 15581583 .
- ^ a b Panula P, Chazot PL, Cowart M, Gutzmer R, Leurs R, Liu WL, Stark H, Thurmond RL, Haas HL (julio de 2015). "Unión Internacional de Farmacología Básica y Clínica. XCVIII. Receptores de Histamina" . Revisiones farmacológicas . 67 (3): 601–55. doi : 10.1124 / pr.114.010249 . PMC 4485016 . PMID 26084539 .
- ^ Canonica GW, Blaiss M (febrero de 2011). "Propiedades antihistamínicas, antiinflamatorias y antialérgicas de la desloratadina antihistamínica de segunda generación no sedante: una revisión de la evidencia" . Revista de la Organización Mundial de Alergias . 4 (2): 47–53. doi : 10.1097 / WOX.0b013e3182093e19 . PMC 3500039 . PMID 23268457 .
- ^ Hill, SJ (1997). "Clasificación de los receptores de histamina" . Revisiones farmacológicas . 49 : 253–278 - vía ASPET.
- ^ West RE, Zweig A, Shih NY, Siegel MI, Egan RW, Clark MA (noviembre de 1990). "Identificación de dos subtipos de receptores de histamina H3". Farmacología molecular . 38 (5): 610–3. PMID 2172771 .
- ^ Blandina P, Munari L, Provensi G, Passani MB (1 de enero de 2012). "Neuronas histamínicas en el núcleo tuberomamilar: ¿un centro completo o subpoblaciones distintas?" . Fronteras en neurociencia de sistemas . 6 : 33. doi : 10.3389 / fnsys.2012.00033 . PMC 3343474 . PMID 22586376 .
- ^ Agosto TF, Musson DG, Hwang SS, Duggan DE, Hooke KF, Roman IJ, Ferguson RJ, Bayne WF (agosto de 1985). "Bioanálisis y disposición de alfa-fluorometilhistidina, un nuevo inhibidor de histidina descarboxilasa". Revista de Ciencias Farmacéuticas . 74 (8): 871–5. doi : 10.1002 / jps.2600740814 . PMID 4032273 .
- ^ Lane RS, Manning JM, Snell EE (septiembre de 1976). "Histidina descarboxilasa de Lactobacillus 30a: inactivación y marcaje del sitio activo por éster metílico de L-histidina". Bioquímica . 15 (19): 4180–5. doi : 10.1021 / bi00664a008 . PMID 963031 .
- ^ "Clorhidrato de difenhidramina" . Drugs.com .
- ^ Melgarejo E, Medina MA, Sánchez-Jiménez F, Urdiales JL (septiembre de 2010). "Orientación de células productoras de histamina por EGCG: ¿un dardo verde contra la inflamación?". Revista de fisiología y bioquímica . 66 (3): 265–70. doi : 10.1007 / s13105-010-0033-7 . PMID 20652470 .
- ^ "Herencia mendeliana en línea en el hombre: histidina descarboxilasa" .
Otras lecturas
- Necesita AC, Keefe RS, Ge D, Grossman I, Dickson S, McEvoy JP, Goldstein DB (julio de 2009). "Farmacogenética de la respuesta antipsicótica en el ensayo CATIE: análisis de un gen candidato" . Revista europea de genética humana . 17 (7): 946–57. doi : 10.1038 / ejhg.2008.264 . PMC 2986499 . PMID 19156168 .
- Masini E, Fabbroni V, Giannini L, Vannacci A, Messerini L, Perna F, Cortesini C, Cianchi F (abril de 2005). "Regulación positiva de la descarboxilasa de histamina e histidina en el cáncer colorrectal: correlación con el estadio del tumor" (PDF) . Investigación de la inflamación . 54 Supl. 1: S80–1. doi : 10.1007 / s00011-004-0437-3 . hdl : 2158/762726 . PMID 15928846 .
- Li Z, Liu J, Tang F, Liu Y, Waldum HL, Cui G (diciembre de 2008). "Expresión de histidina descarboxilasa de no mastocitos en microvasos asociados a tumores en carcinomas de células escamosas de esófago humano". APMIS . 116 (12): 1034–42. doi : 10.1111 / j.1600-0463.2008.01048.x . PMID 19133005 .
- Szafranski K, Schindler S, Taudien S, Hiller M, Huse K, Jahn N, Schreiber S, Backofen R, Platzer M (2007). "Violar las reglas de empalme: los dinucleótidos TG funcionan como sitios alternativos de empalme 3 'en intrones dependientes de U2" . Biología del genoma . 8 (8): R154. doi : 10.1186 / gb-2007-8-8-r154 . PMC 2374985 . PMID 17672918 .
- Ai W, Liu Y, Langlois M, Wang TC (marzo de 2004). "El factor 4 tipo Kruppel (KLF4) reprime la expresión del gen de la histidina descarboxilasa a través de un sitio Sp1 aguas arriba y elementos sensibles a gastrina aguas abajo" . La Revista de Química Biológica . 279 (10): 8684–93. doi : 10.1074 / jbc.M308278200 . PMID 14670968 .
- Raychowdhury R, Fleming JV, McLaughlin JT, Bulitta CJ, Wang TC (octubre de 2002). "Identificación y caracterización de un tercer elemento de respuesta a gastrina (GAS-RE3) en el promotor del gen de la histidina descarboxilasa humana". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 297 (5): 1089–95. doi : 10.1016 / S0006-291X (02) 02345-8 . PMID 12372397 .
- Kimura K, Wakamatsu A, Suzuki Y, Ota T, Nishikawa T, Yamashita R, Yamamoto J, Sekine M, Tsuritani K, Wakaguri H, Ishii S, Sugiyama T, Saito K, Isono Y, Irie R, Kushida N, Yoneyama T , Otsuka R, Kanda K, Yokoi T, Kondo H, Wagatsuma M, Murakawa K, Ishida S, Ishibashi T, Takahashi-Fujii A, Tanase T, Nagai K, Kikuchi H, Nakai K, Isogai T, Sugano S (enero de 2006 ). "Diversificación de la modulación transcripcional: identificación y caracterización a gran escala de supuestos promotores alternativos de genes humanos" . Investigación del genoma . 16 (1): 55–65. doi : 10.1101 / gr.4039406 . PMC 1356129 . PMID 16344560 .
- Sköldberg F, Portela-Gomes GM, Grimelius L, Nilsson G, Perheentupa J, Betterle C, Husebye ES, Gustafsson J, Rönnblom A, Rorsman F, Kämpe O (abril de 2003). "Histidina descarboxilasa, una enzima dependiente de fosfato de piridoxal, es un autoantígeno de células gástricas similares a enterocromafines" . La Revista de Endocrinología Clínica y Metabolismo . 88 (4): 1445–52. doi : 10.1210 / jc.2002-021761 . PMID 12679420 .
- Brew O, Lakasing L, Sullivan M (2007). "Actividad diferencial de la histidina descarboxilasa en placentas normales y preeclámpticas". Placenta . 28 (5–6): 585–7. doi : 10.1016 / j.placenta.2006.05.003 . PMID 16822545 .
- Zhang F, Xiong DH, Wang W, Shen H, Xiao P, Yang F, Recker RR, Deng HW (octubre de 2006). "Los polimorfismos del gen HDC están asociados con la edad de la menopausia natural en mujeres caucásicas" . Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 348 (4): 1378–82. doi : 10.1016 / j.bbrc.2006.08.008 . PMC 1803761 . PMID 16919600 .
- Tippens AS, Gruetter CA (junio de 2004). "Detección de ARNm de histidina descarboxilasa en células endoteliales y de músculo liso vascular humano". Investigación de la inflamación . 53 (6): 215–6. doi : 10.1007 / s00011-004-1252-6 . PMID 15167966 .
- Siezen CL, Bont L, Hodemaekers HM, Ermers MJ, Doornbos G, Van't Slot R, Wijmenga C, Houwelingen HC, Kimpen JL, Kimman TG, Hoebee B, Janssen R (abril de 2009). "La susceptibilidad genética a la bronquiolitis por virus respiratorio sincitial en niños prematuros se asocia con genes de remodelación de las vías respiratorias y genes inmunes innatos". The Pediatric Infectious Disease Journal . 28 (4): 333–5. doi : 10.1097 / INF.0b013e31818e2aa9 . PMID 19258923 .
- Morgan TK, Montgomery K, Mason V, West RB, Wang L, van de Rijn M, Higgins JP (julio de 2006). "Regulación al alza de la expresión de histidina descarboxilasa en nefronas corticales superficiales durante el embarazo en ratones y mujeres" . Kidney International . 70 (2): 306-14. doi : 10.1038 / sj.ki.5001553 . PMID 16760908 .
- Papadopoulou N, Kalogeromitros D, Staurianeas NG, Tiblalexi D, Theoharides TC (noviembre de 2005). "Receptor de hormona liberadora de corticotropina-1 y expresión de histidina descarboxilasa en urticaria crónica". La Revista de Dermatología Investigativa . 125 (5): 952–5. doi : 10.1111 / j.0022-202X.2005.23913.x . PMID 16297195 .
- Janssen R, Bont L, Siezen CL, Hodemaekers HM, Ermers MJ, Doornbos G, van 't Slot R, Wijmenga C, Goeman JJ, Kimpen JL, van Houwelingen HC, Kimman TG, Hoebee B (septiembre de 2007). "La susceptibilidad genética a la bronquiolitis por virus respiratorio sincitial se asocia predominantemente con genes inmunes innatos". La Revista de Enfermedades Infecciosas . 196 (6): 826–34. doi : 10.1086 / 520886 . PMID 17703412 .
- Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, Derge JG, Klausner RD, Collins FS, et al. (Diciembre de 2002). "Generación y análisis inicial de más de 15.000 secuencias de ADNc humano y de ratón de longitud completa" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (26): 16899–903. Código bibliográfico : 2002PNAS ... 9916899M . doi : 10.1073 / pnas.242603899 . PMC 139241 . PMID 12477932 .
- Aichberger KJ, Mayerhofer M, Vales A, Krauth MT, Gleixner KV, Bilban M, Esterbauer H, Sonneck K, Florian S, Derdak S, Pickl WF, Agis H, Falus A, Sillaber C, Valent P (noviembre de 2006). "La oncoproteína relacionada con CML BCR / ABL induce la expresión de histidina descarboxilasa (HDC) y la síntesis de histamina en células leucémicas" . Sangre . 108 (10): 3538–47. doi : 10.1182 / blood-2005-12-028456 . PMID 16849647 .
- Lee JK, Kim HT, Cho SM, Kim KH, Jin HJ, Ryu GM, Oh B, Park C, Kimm K, Jo SA, Jung SC, Kim S, In SM, Lee JE, Jo I (2003). "Caracterización de 458 polimorfismos de un solo nucleótido de genes candidatos a enfermedad en la población coreana" . Revista de Genética Humana . 48 (5): 213–6. doi : 10.1007 / s10038-003-0011-9 . PMID 12768436 .
- Jeong HJ, Moon PD, Kim SJ, Seo JU, Kang TH, Kim JJ, Kang IC, Um JY, Kim HM, Hong SH (abril de 2009). "La activación del factor-1 inducible por hipoxia regula la expresión de histidina descarboxilasa humana". Ciencias de la vida celular y molecular . 66 (7): 1309-19. doi : 10.1007 / s00018-009-9001-1 . PMID 19266161 .
enlaces externos
- Histidina + descarboxilasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .