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 ljudikodiranagenomALOX5.[1] 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.
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 transkripcijeSp1 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.[3]
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.[3]
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.[3]
N-terminalnidomen 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
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 ).[6] 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).[7] 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 mikrosomskaglutation 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.[5][8] 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.[9][10][11]
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.[9][12] 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.[12][13][14][15]
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.[9][16]
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.[9][17] 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.[18][19]
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).[20]
Setileuton (MK-0633) je završio kliničko ispitivanje faze II za liječenje astme, hronične opstruktivne bolesti pluća i ateroskleroze (NCT00404313, NCT00418613, odnosno NCT00421278).[18][21]PF-4191834[22] ima kompletiranu fazu II studija za liječenje astme NCT00723021).[18]
Hyperforin, aktivni sastojak biljke kantarion, aktivan je pri mikro molarnim koncentracijama u inhibiranju ALOX5.[23] Indirubin-3'-monoksim, derivat prirodno prisutnog alkaloida, indirubin, također je opisan kao selektivni inhibitor ALOX5 efikasan u nizu bezćelijskih i ćelijskih modelnih sistema.[24] Osim toga, kurkumin, sastavni dio kurkume, jest inhibitor 5-LO kako je definirano u in vitro studijama enzima.[25]
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.[26][27]
Dok se samo jedan lijek koji inhibira ALOX5 pokazao korisnim u liječenju ljudskih bolesti, u kliničkoj su upotrebi drugi lijekovi koji djeluju nizvodno na putu koji je započeo ALOX5. Montelukast, Zafirlukast i Pranlukast su receptorski antagonisti za Cisteinil leukotrieni receptor 1 koji doprinosi posredovanju u djelovanju LTC4, LTD4 i LTE4. Ovi lijekovi se često koriste kao profilaksa i za hronično liječenje alergijske i nealergijske bolesti astme i rinitisa[4] a također može biti korisno za liječenje stečenih djetinjstvenih apneja u snu zbog adenotonzilske hipertrofije (vidi Stečena neupalna miopatija).[28]
Do sada se ni inhibitori sinteze LTB4 (tj. blokatori ALOX5 ili LTA4 hidrolaze) niti inhibitori receptora LTB4 (BLT1 i BLT2) nisu pokazali kao učinkoviti protivupalni lijekovi. Nadalje, blokatori sinteze LTC4, LTD4 i LTE4 (tj. Inhibitori ALOX5), kao i LTC4 i LTD4 receptorski antagonisti pokazali su se inferiornima u odnosu na kortikosteroide, kao pojedinačnu terapiju za upornu astmu, posebno kod pacijenti sa opstrukcijom disajnih puteva. Kao drugi lijek koji se dodaje kortikosteroidima, inhibitori leukotriena djeluju inferiorno u odnosu na beta2-adrenergijski agonist u liječenju astme.[29]
^ abcdOchs MJ, Suess B, Steinhilber D (2014). "5-lipoxygenase mRNA and protein isoforms". Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology. 114 (1): 78–82. doi:10.1111/bcpt.12115. PMID24020397.
^ abcAnwar Y, Sabir JS, Qureshi MI, Saini KS (2014). "5-lipoxygenase: a promising drug target against inflammatory diseases-biochemical and pharmacological regulation". Current Drug Targets. 15 (4): 410–22. doi:10.2174/1389450114666131209110745. PMID24313690.
^ abRådmark O, Werz O, Steinhilber D, Samuelsson B (2015). "5-Lipoxygenase, a key enzyme for leukotriene biosynthesis in health and disease". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1851 (4): 331–9. doi:10.1016/j.bbalip.2014.08.012. PMID25152163.
^Ahmad S, Thulasingam M, Palombo I, Daley DO, Johnson KA, Morgenstern R, Haeggström JZ, Rinaldo-Matthis A (2015). "Trimeric microsomal glutathione transferase 2 displays one third of the sites reactivity". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics. 1854 (10 Pt A): 1365–71. doi:10.1016/j.bbapap.2015.06.003. PMID26066610.
^ abcdGreška kod citiranja: Nevaljana oznaka <ref>;
nije naveden tekst za reference s imenom Haeggström_2011
^O'Flaherty JT, Kuroki M, Nixon AB, Wijkander J, Yee E, Lee SL, Smitherman PK, Wykle RL, Daniel LW (1996). "5-Oxo-eicosatetraenoate is a broadly active, eosinophil-selective stimulus for human granulocytes". Journal of Immunology. 157 (1): 336–42. PMID8683135.
^"PF-4191834". MedKoo Biosciences, Inc. Arhivirano s originala, 6. 10. 2022. Pristupljeno 29. 8. 2021.
^Albert D, Zündorf I, Dingermann T, Müller WE, Steinhilber D, Werz O (Dec 2002). "Hyperforin is a dual inhibitor of cyclooxygenase-1 and 5-lipoxygenase". Biochemical Pharmacology. 64 (12): 1767–75. doi:10.1016/s0006-2952(02)01387-4. PMID12445866.
^Kar M, Altıntoprak N, Muluk NB, Ulusoy S, Bafaqeeh SA, Cingi C (2016). "Antileukotrienes in adenotonsillar hypertrophy: a review of the literature". European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 273 (12): 4111–4117. doi:10.1007/s00405-016-3983-8. PMID26980339. S2CID31311115.
Ishii S, Noguchi M, Miyano M, Matsumoto T, Noma M (1992). "Mutagenesis studies on the amino acid residues involved in the iron-binding and the activity of human 5-lipoxygenase". Biochem. Biophys. Res. Commun. 182 (3): 1482–90. doi:10.1016/0006-291X(92)91901-2. PMID1540191.
Maruyama K, Sugano S (1994). "Oligo-capping: a simple method to replace the cap structure of eukaryotic mRNAs with oligoribonucleotides". Gene. 138 (1–2): 171–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID8125298.
Mancini JA, Li C, Vickers PJ (1993). "5-Lipoxygenase activity in the human pancreas". J Lipid Mediat. 8 (3): 145–50. PMID8268460.
VanderNoot VA, Fitzpatrick FA (1995). "Competitive binding assay of src homology domain 3 interactions between 5-lipoxygenase and growth factor receptor binding protein 2". Anal. Biochem. 230 (1): 108–14. doi:10.1006/abio.1995.1444. PMID8585605.
Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S (1997). "Construction and characterization of a full length-enriched and a 5'-end-enriched cDNA library". Gene. 200 (1–2): 149–56. doi:10.1016/S0378-1119(97)00411-3. PMID9373149.
