Arahidonat 5-lipoksigenaza, poznata i kao ALOX5, 5-lipoksigenaza, 5-LOX ili 5-LO, jest enzim koji ne sadrži hemsko gvođe (EC 1.13.11.34) i kod je ljudikodirana genom ALOX5. Arahidonat 5-lipoksigenaza je član porodice lipoksigenaznih enzima. Pretvara supstrate esencijalnih masnih kiselina (EFA) u leukotrijene, kao i široki spektar drugih biološki aktivnih proizvoda. ALOX5 je sadašnji cilj farmaceutske intervencije u brojnim bolestima.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 674 aminokiseline, а molekulska težina 77.983 Da. 1020304050 MPSYTVTVATGSQWFAGTDDYIYLSLVGSAGCSEKHLLDKPFYNDFERGA VDSYDVTVDEELGEIQLVRIEKRKYWLNDDWYLKYITLKTPHGDYIEFPC YRWITGDVEVVLRDGRAKLARDDQIHILKQHRRKELETRQKQYRWMEWNP GFPLSIDAKCHKDLPRDIQFDSEKGVDFVLNYSKAMENLFINRFMHMFQS SWNDFADFEKIFVKISNTISERVMNHWQEDLMFGYQFLNGCNPVLIRRCT ELPEKLPVTTEMVECSLERQLSLEQEVQQGNIFIVDFELLDGIDANKTDP CTLQFLAAPICLLYKNLANKIVPIAIQLNQIPGDENPIFLPSDAKYDWLL AKIWVRSSDFHVHQTITHLLRTHLVSEVFGIAMYRQLPAVHPIFKLLVAH VRFTIAINTKAREQLICECGLFDKANATGGGGHVQMVQRAMKDLTYASLC FPEAIKARGMESKEDIPYYFYRDDGLLVWEAIRTFTAEVVDIYYEGDQVV EEDPELQDFVNDVYVYGMRGRKSSGFPKSVKSREQLSEYLTVVIFTASAQ HAAVNFGQYDWCSWIPNAPPTMRAPPPTAKGVVTIEQIVDTLPDRGRSCW HLGAVWALSQFQENELFLGMYPEEHFIEKPVKEAMARFRKNLEAIVSVIA ERNKKKQLPYYYLSPDRIPNSVAI
C: Cistein D: Asparaginska kiselina E: Glutaminska kiselina F: Fenilalanin G: Glicin H: Histidin I: Izoleucin K: Lizin L: Leucin M: Metionin N: Asparagin P: Prolin Q: Glutamin R: Arginin S: Serin T: Treonin V: Valin W: Triptofan Y: Tirozin
Gen Gen ALOX5, koji zauzima 71,9 kb na hromosomu 10 (sve ostale ljudske lipoksigenaze grupirane su zajedno na romosomu 17), sastavljen je od 14 egzona podijeljenih sa 13 introna koji kodiraju zreli protein os 78 kDA. ALOX5 koji se sastoji od 673 aminokiseline. Regija promotorskog gena ALOX5-a sadrži osam GC kutija, ali mu nedostaju TATA-kutije ili CAT-kutije i stoga podsjeća na promotore gena tipskog gena za održavane. Pet od osam GC-kutija je složeno u tandemu i prepoznaju se po faktorima transkripcije Sp1 i Egr-1. Novo mjesto vezanja Sp1 javlja se blizu glavnog početnog mjesta transkripcije (pozicija - 65); jedarno područje bogato GC-om, uključujući mjesta Sp1/Egr-1, može biti kritično za aktivnost baznog 5-LO promotora.
Expresija
ALOX5 eksprimiraju ćelije koje su primarno uključene u regulaciju upala, alergija i drugih imunskih odgovora, npr. neutrofili, eozinofili, bazofili, monociti, makrofagi, mastociti, dendritske ćelije i B-limfociti . Trombociti, T-ćelije s i eritrociti su ALOX5-negativni. U koži Langerhansove ćelije snažno eksprimiraju ALOX5. Fibroblasti, ćelije glatkih mišića i endotelne ćelije ispoljavaju nizak nivo ALOX5. Nadregulacija ALOX5 se može pojaviti tokom sazrijevanja leukocita i u ljudskim neutrofilima tretiranim faktorom stimulacije kolonije granulocitnih makrofaga, a zatim stimuliran fiziološkim sredstvima.
Aberantna ekspresija LOX5 vidi se u različitim tipovima tumoskog raka kod ljudi in vivo, kao i u različitim tipovima ćelija raka kod ljudi in vitro; ti tumori i ćelijske linije uključuju one iz gušterače, prostate i debelog crijeva. Proizvodi ALOX5, posebno 5-hidroksieikosatetraenska i 5-okso-eikosatetraenska kiselina, podstiču proliferaciju ovih ALOX5 aberantno eksprimirajućih tumorskih linija sugerirajući da za njih ALOX5 djeluje kao pro-maligni faktor, a samim tim i za širenje njihovi tumorskih roditelja.
Studije s uzgojenim ljudskim ćelijama otkrile su da postoji veliki broj alternativnih varijanti prerade ALOX5 IRNK zbog alternativne prerade. Fiziološke i/ili patološke posljedice ovoga tek trebaju biti definirane. U jednoj studiji, međutim, pokazalo se da tumori ljudskog mozga ispoljavaju tri varijante prerađene iRNK (2,7, 3,1 i 6,4 kb) pored punih tipova 8,6 lb; obilje varijanti koreliralo je sa malignošću ovih tumora, što sugerira da mogu imati ulogu u razvoju ovih tumora.
Biohemija Ljudski ALOX5 je rastvorljiv, monomerni protein koji se sastoji od 673 aminokiselina sa molekulskom težinom od ~78 kDa. Strukturno, ALOX5 ima: C-terminalni katalitski domen (ostaci 126–673) N-terminalni domen sličan C2 koji promovira njegovo vezivanje za supstrate liganda, Ca2+, ćelijske fosfolipidne membrane, protein sličan koaktinu (COL1 ) i Dicer protein PLAT-domen unutar svog domena sličnog C2; ovaj domen, po analogiji sa drugim proteinima koji nose PLAT-domen, može poslužiti kao mobilni poklopac preko ALOX5-ovog mjesta vezanja supstrata Mjesto vezanja adenozin-trifosfata (ATP); ATP je ključan za metaboličku aktivnost ALOX5 Prolin-bogato područje (ostaci 566-577), ponekad nazvano domenom koja veže SH3, koje podstiče njegovo vezivanje za proteine sa SH3 domenima, kao što je Grb2 i stoga se može povezati regulacija enzima na tirozin-kinazne receptore.
Enzim ima dvije katalitičke aktivnosti kako je prikazano njegovim metabolizmom arahidonske kiseline. ALOX5-ova dehidrogenazna aktivnost dodaje ostatak hidroperoksil (tj. HO2) u arahidonsku kiselinu (tj. 5Z , 8Z, 11Z, 14Z-eikosatetraensku kiselinu) na ugljiku 5 njegove 1,4-dienske grupe (tj. njegovih 5 Z, 8 Z dvostrukih veza) da formiraju 5(S) -hidroperoksi-6E, 8Z, 11Z, 14Z-eikozatetraensku kiselinu (tj. 5S-HpETE reakcija ).R01595 u bazi podataka KEGG Pathway. Intermedijer od 5 S-HpETE može tada biti objavljen enzim i brzo se reducira ćelijskim glutation peroksidazama na odgovarajući alkohol, 5 (S)-hidroksi-6E, 8 Z, 11 Z, 14Z-eikozatetraenojska kiselina (tj. 5-HETE), ili, alternativno, dalje metabolizirana djelovanjem epoksidaze ALOX5 (također zvane LTA4-sintaza) koja pretvara 5S-HpETE u njegovu epoksid, 5S, 6S-hidroksi-6E, 8Z, 11Z, 14Z-eikozatetraensku kiselinu (tj. LTA4).Reaction R03058 at KEGG Pathway Database. Na LTA4 tada djeluje odvojeni, rastvorljivi enzim, leukotrien-A4 hidrolaza, kako bi nastao dihidroksilni proizvod, leukotrijen B4 (LTB4, tj. 5S, 12R -dihidroksi-5S, 6Z , 8E, 10E, 12R, 14Z-eikozatetraenska kiselina) ili bilo LTC4-sintaza ili mikrosomska glutation S-transferaza 2 (MGST2), koje vežu sumpor cisteinovog tio (tj. SH) ostatka u tripeptidu glutamat-cistein-glicin do ugljika 6 LTA4, čime nastaje LTC4 (tj. 5S-hidroksi, 6R-(S-glutationil) -7 E, 9 E, 11 Z, 14 Z-eikozatetraenska kiselina). Glu i Gly ostaci LTC4 mogu se ukloniti postupno pomoću gama-glutamiltransferaza i dipeptidaze kako bi nastali uzastopno LTD4 i LTE4. U različitoj mjeri, drugi PUFA-supstrati ALOX5 slijede slične metaboličke puteve, kako bi nastali analogni proizvodi.
Sisarski enzimi Alox5, koji nisu ljudski, poput onih u glodara, imaju, barem općenito, slične strukture, distribucije, aktivnosti i funkcije kao i ljudski ALOX5. Stoga se čini da su studije modela Alox5 na glodarima vrijedne za definiranje funkcije ALOX5 kod ljudi .
Klinički značaj
Upala Studije ukazuju na to da ALOX5 doprinosi urođenoj imunosti doprinoseći rastućim upalnim odgovorima na širok raspon akutnih (npr. patogenih invazija, trauma i opekotine. Međutim, ALOX5 također doprinosi razvoju i progresiji prekomjernih i hroničnih upalnih reakcija kao što su reumatoidni artritis, ateroskleroza, upalna bolest crijeva i autoimunka bolest s (vidi Upala). Ove dvostruke funkcije vjerovatno odražavaju sposobnost ALOX5 da formira: a) potentni hemotaksijski faktor, LTB4, a moguće i slabiji hemotaksijski faktor, 5S-HETE, koji služi za privlačenje i na drugi način aktiviranje upalno-induciranih ćelija, kao što su cirkulirajući leukociti i tkivni makrofagi i dendritske ćelije i b) lipoksin i resoflin potporodica SPM-a, koji imaju tendenciju inhibiranja ovih ćeliaa, kao i ukupni upalni odgovori.
Alergija ALOX5 doprinosi razvoju i progresiji alergija i alergijskih upalnih reakcija i bolesti kao što su alergijski rinitis, konjunktivitis, astma, osipi , i ekcemi (pogledajte Alergija). Ova aktivnost odražava njeno formiranje a) LTC4, LTD4 i LTE4 koji promiču vaskularnu permeabilnost, kontraktiraju glatke mišiće dišnih putova i na drugi način ometaju ta tkiva i b) LTB4 i moguće 5-okso-ETE, koji su hemotaksijski faktori i aktivatori ćelijskog tipa koji podstiče takve reakcije eozinofila. 5-Okso-ETE i, u manjoj mjeri, 5S-HETE, također djeluju sinergijski s drugim proalergijskim posrednikom, faktor koji aktivira trombocite, da stimulira i na drugi način aktivira eozinofile.
Reakcije preosjetljivosti ALOX5 doprinosi nealergijskim reakcijama respiratornog sistema i kože, kao što su astma izazvana aspirinom, reakcije preosjetljivosti na NSAID, NSAID-ima izazvani nealergijski rinitis, nesteroidni protivupalni lijekovi koji nisu izazvani alergijski konjunktivitis, angioedem izazvan NSAIL-om, ili urtikarijski izazvan NSAID-om; takođe može doprineti reakcijama preosetljivosti respiratornog sistema na hladan vazduh, a možda čak i na alkoholna pića. Ovi patološki odgovori vjerovatno uključuju iste nastale ALOX5 metabolite, kao i one koji podstiču alergijske reakcije.
Lekovi koji inhibiraju ALOX5
Gore navedene studije o tkivu, životinjskom modelu i genetičkim studijama na životinjama i ljudima ukazuju na ALOX5 u širokom rasponu bolesti: a) prekomjerne upalne reakcije na patogene, traume, opekline i druge oblike povreda tkiva (vidi Upala); b) hronična upalna stanja kao što su reumatoidni artritis, ateroskleroza, upalna bolest crijeva, autoimunska bolest i Alzheimerova bolest; c) alergija i alergijska upala, reakcije kao što su alergijski rinitis, konjunktivitis, astma, osipi i ekcemi; d) NSAID-inducirane akutne nealergijske reakcije kao što su astma, rinitis, konjunktivitis, angioedem i urtikarija; i e) progresija određenih tipova raka, poput raka prostate i gušterače. Međutim, klinička upotreba lijekova koji inhibiraju ALOX5 u liječenju bilo koje od ovih bolesti bila je uspješna samo s Zileutonom zajedno s kontroliranim oslobađanjem pripravka, Zileuton CR.
Zileuton je odobren u SAD -u za profilaksu i hronično liječenje alergijske astme; koristi se i za liječenje hroničnih nealergijskih reakcija kao što su reakcije alergija na plućima, nosu i konjunktivama, izazvane NSAID-ima, kao i astma uzrokovana vježbom. Zileuton je pokazao neke korisne učinke u kliničkim ispitivanjima za liječenje reumatoidnog artritisa, upalne bolesti crijeva i psorijaza. Zileuton je zasad u fazi II studije za liječenje acne vulgaris (blage do umjerene upalne akne na licu) i studije I faze u kombinaciji s imatinibom za liječenje hronične mijeloidne leukemije.
Zyleuton i zileuton CR uzrokuju povišenje jetrenih enzima u 2% pacijenata; ova dva lijeka su stoga kontraindicirana u pacijenata s aktivnom bolesti jetre ili upornim povišenjima jetrenih enzima, većim od tri puta gornje granice normale. Prije početka primjene bilo kojeg od ovih lijekova, potrebno je procijeniti funkciju jetre, mjesečno prva tri mjeseca, svaka 2-3 mjeseca do kraja prve godine, a zatim periodično; zileuton također ima prilično nepovoljan farmakološki profil (vidi Zileuton).
Setileuton (MK-0633) je završio kliničko ispitivanje faze II za liječenje astme, hronične opstruktivne bolesti pluća i ateroskleroze (NCT00404313, NCT00418613, odnosno NCT00421278). PF-4191834 ima kompletiranu fazu II studija za liječenje astme NCT00723021).
Hyperforin, aktivni sastojak biljke kantarion, aktivan je pri mikro molarnim koncentracijama u inhibiranju ALOX5. Indirubin-3'-monoksim, derivat prirodno prisutnog alkaloida, indirubin, također je opisan kao selektivni inhibitor ALOX5 efikasan u nizu bezćelijskih i ćelijskih modelnih sistema. Osim toga, kurkumin, sastavni dio kurkume, jest inhibitor 5-LO kako je definirano u in vitro studijama enzima.
Acetil-keto-beta-bosvelinska kiselina (AKBA), jedna od bioaktivnih bosvelinskih kiselina pronađenih u Boswellia serrata (indijski tamjan) inhibira 5-lipoksigenazu. Boswellia smanjuje edem mozga kod pacijenata ozračenih zbog tumora mozga, a vjeruje se da je to posljedica inhibicije 5-lipoksigenaze.