Cholesterinesterase

Cholesterinesterase (CHE, EC 3.1.1.13) ist ein wichtiges steroides Enzym, das die Hydrolyse von Cholesterinestern in Cholesterin und Fettsäuren katalysiert. Es ist eines der wichtigen Enzyme für die klinische Bestimmung des gesamten Serumcholesterins.

Quellen

Cholesterinesterase kommt in vielen biologischen Geweben vor, einschließlich Leber, Bauchspeicheldrüse, Nebennieren, Keimdrüsen, Brust, Gehirn und Gelbkörper. Bis in die 1960er Jahre stammten die Produkte der Cholesterinesterase hauptsächlich aus tierischen Organen, während in den letzten Jahren viele Forscher der Produktion von Cholesterinesterase durch Mikroorganismen Aufmerksamkeit schenkten. Diese Mikroorganismen umfassen pseudomonas fluorescent, pseudomonas mendocina, Alcaligenes sp., strptomyces lavendulac, fusarium oxysporum, sstrptomyces sp., rhodococcus.sp. et al. 1975 reinigten Uwajima et al. erstmals Cholesterinesterase aus fluoreszierenden pseudomonas-Kulturen. Es ist bekannt, dass verschiedene Quellen von Cholesterinesterase unterschiedliche Funktionen haben können, und jetzt wurden Cholesterinesterasen aus Bauchspeicheldrüse, Leber und leichtem Basen weitgehend untersucht und verwendet.

Eigenschaften

Die Eigenschaften der Cholesterinesterase aus verschiedenen Quellen unterscheiden sich in molekularer Größe, Struktur, Substratspezifität und Reaktionskinetik. Im Allgemeinen liegt die relative Molekülmasse von CHE im Bereich von 12 kDa bis 60 kDa. Die aus Mikroben stammende Säugetier-CHE hat jedoch ein relativ hohes Molekulargewicht (>60 kDa), das aus mehr als 500 Aminosäureresten besteht. Das Molekulargewicht, das durch Gel-Filtration nachgewiesen wird, kann etwas höher sein, was möglicherweise auf die Bildung von Cholesterinacetase-Polymerasen zurückzuführen ist. Basierend auf den strukturellen Eigenschaften und der Aminosäuresequenz des Enzyms kann CHE in zwei Gruppen unterteilt werden. CHE aus höheren Eukaryoten, Hefen und gramnegativen Bakterien bildet eine Familie, die das gleiche enzymatische katalytische Zentrum enthält, das eine GXSXG-Sequenz und ein katalytisches Trio, nämlich Serin/Histidin/Aspartat und Glutaminsäure, aufweist. Der katalytische Mechanismus der CHE-Hydrolyse ist dem von Chymotrypsin-Serin-Proteasen ähnlich. Die Cholesterinesterase aus den Actinobacteria bildet eine andere Familie, diese Familie hat nicht die typische GXSXG-Sequenz der Alkoholesterase, sondern hat drei konservierte Aminosäurereste: zwei Serin- und ein Asparaginsäurerest.

Struktur

Die Kristallstruktur der Cholesterinesterase, die aus pseudomonas sp. stammt, ist in Abbildung 1 zu sehen. Das Enzym besteht aus zwei identischen Untereinheiten mit einem Molekulargewicht von 63 kDa und 534 Aminosäureresten. Das Charakteristikum der CHE ist, dass sie 18 α-Helices, 19 β-Faltblätter und 33 Lysin enthält.

Abbildung 1. Kristallstruktur der Cholesterinesterase bei 1,4 Å Auflösung (Pletnev, V. et al. 2002)

Die Struktur der Cholesterinesterase ist ein Dimer mit vier räumlich getrennten interfacialen Kontaktbereichen und zwei symmetrisch verwandten Paaren von Öffnungen zu einer internen intradimeren Höhle. Hydrophobe aktive Stellen in jeder Untereinheit stehen sich über eine zentrale interfaciale Höhle gegenüber. Die CHE-Untereinheiten haben Kohlenhydratketten, die an ihren Asn314- und Asn351-Resten befestigt sind, wobei an jedem Standort zwei geordnete N-Acetyl-D-Glucosamin-Moiety sichtbar sind.

Aktivitätsbestimmung

In den letzten Jahren haben Forscher die Substratspezifität und Reaktionskinetik der Cholesterinesterase aus mikrobiellen Quellen untersucht. Es gibt einige Unterschiede zwischen den verschiedenen Quellen von CHE, einschließlich pH, Temperatur, Stabilität, Substratspezifität und Aktivitätsbestimmung. Die Enzymaktivität von CHE wird basierend auf dem Absorptionswert, der bei 500 nm gemessen wird, bestimmt. Die Bestimmung der CHE-Aktivität kann wie folgt zusammengefasst werden: 1 mL Flüssigkeit A und 500 mL Flüssigkeit B, dann 50 μL der verdünnten, ordnungsgemäß behandelten Enzymflüssigkeit hinzufügen und bei 40 °C genau 15 Minuten reagieren lassen. Danach 1,4 mL 0,1 mol/L HCl hinzufügen, um die enzymatische Reaktion zu beenden. Die Enzymaktivität wurde als die erforderliche Enzymmenge definiert, um 1 μM Substrat pro Minute katalytisch zu hydrolysieren.

CHE und menschlicher Stoffwechsel

Viele Forschungen wurden durchgeführt, um die Beziehung zwischen Cholesterinesterase und dem menschlichen Stoffwechsel zu verstehen. Es ist bekannt, dass die pankreatische Cholesterinesterase eine Substratspezifität für Tri-, Di- und Monophthalein sowie Phospholipide hat. In der Leber erhält sie das dynamische Gleichgewicht des Cholesterins. Cholesterin hat zwei Formen im menschlichen Körper, frei und verestert. Es wird berichtet, dass CHE in Leberlysosomen, zellulären Lösungen und Mikrosomen existiert. Die lysosomale saure Lipase ist an der Hydrolyse von Lipoproteinzellen während des Transfers von Cholesterinestern und Triphthalein-Glycerin zu hepatocellulären Rezeptoren beteiligt. Die Modifikation der Cholesterinesterase wird als wichtig für die Pathogenese der Atherosklerose angesehen. Die Einzelheiten der Aktivierung und Hemmung der Cholesterinesterase sind jedoch noch unbekannt.

Referenz