Diaminoxidase

Diaminoxidase (EC1.4.3.6) ist ein Enzym, das die Oxidation von Histamin, Putrescin, Ethylendiamin und anderen Diaminen zu Aldehyden katalysiert. Diaminoxidase ist ein hochaktives intrazelluläres Enzym in den submukösen Zotten des menschlichen und tierischen Dünndarms, das eine wichtige Rolle im Histamin- und Polyaminstoffwechsel spielt. Seine Aktivität steht in engem Zusammenhang mit der Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen in den Schleimhautzellen, was die Integrität und den Schädigungsgrad der intestinalen mechanischen Barriere widerspiegeln kann. Das Enzym kann nicht nur Histamin, sondern auch Amine, die durch die Decarboxylierung von Aminosäuren in der Darmschleimhaut produziert werden, abbauen, was eine entgiftende Rolle spielt. Die Enzymaktivität kann durch Carbonylreagenzien wie Cyanid, Hydroxylamin, Semicarbazid usw. gehemmt werden.

Verteilung

Diaminoxidase kommt weit verbreitet in tierischen Geweben (Darmschleimhaut, Lunge, Leber, Niere usw.), pflanzlichen Geweben und Mikroorganismen vor. Im Gegensatz zur Monoaminoxidase ist Diaminoxidase in tierischen Geweben wasserlöslich und liegt im Überstand des Homogenats vor. In der stark gereinigten renalen Diaminoxidase ist Coenzym Pyridoxalphosphat vorhanden. Diaminoxidase wurde im Plasma von Wiederkäuern kristallisiert, das gut Benzylamin und Spermine oxidieren kann und Kupfer sowie Pyridoxalphosphat enthält. Diaminoxidase in Pflanzen oxidiert ebenfalls gut Monoamine, enthält Kupfer und zeigt eine rosa Farbe. Mikrobielle Diaminoxidase hat ebenfalls eine hohe Spezifität gegenüber der Matrix und kann induziert werden.

Struktur

Menschliche Diaminoxidase ist ein Homodimer aus zwei 85 kDa Untereinheiten (A und B). Es gibt ein Homodimer in der asymmetrischen Einheit. Es gibt nur sehr schwache Elektronendichte für ein zusätzliches Rest am N-Terminus der Kette B. Die fehlenden Reste am N-Terminus enthalten das 19-Rest-Signalpeptid, das aus dem Konstrukt weggelassen wurde. Am C-Terminus des reifen Proteins fehlen keine Reste. Menschliche Diaminoxidase hat die archetypische CAO (kupferhaltige Amineoxidase) Faltung, die aus den drei Domänen D2, D3 und D4 jeder Untereinheit besteht, die den Pilzkopf bilden. Die D1-Domäne ist ein einzigartiges Merkmal des E. coli-Enzyms unter den strukturell charakterisierten. Die Dimeroberfläche wird durch Reste der D4-Einheiten gebildet, die ein Annulus in der Mitte bilden, und umfangreiche Kontaktflächen, die durch Arme gebildet werden, die von einer Untereinheit zur anderen reichen. Die D2- und D3-Domänen liegen am Rand des Kopfes. D2 und D3 sind durch einen kurzen Linker von 8 Resten verbunden. Sowohl D2 als auch D3 sind in der Länge ähnlich und bestehen aus einem 4-strängigen β-Faltblatt und 3 α-Helices. Ein sich windender 51-Rest-Linker, der von einer Seite der Struktur zur anderen führt und D3 mit D4 verbindet, verläuft unter dem Zentrum der beiden D4-Domänen, bevor er sich mit dem größeren der beiden zentralen β-Faltblätter verbindet, die die Domäne D4 beginnen. Die größte Domäne, D4, enthält die aktive Stelle und die herausragenden Arme, die die Untereinheiten verbinden. Arm 1, auch als „oberer Arm“ bezeichnet, ist ein verlängerter β-Haarpin. Der „untere Arm“ besteht aus einem viersträngigen β-Faltblatt, das aus Resten von zwei Abschnitten der Polypeptidkette besteht. Jede der D4-Untereinheiten wird von einem zentralen β-Sandwich dominiert, das aus verdrehten 8- und 6-strängigen β-Faltblättern besteht. Die aktive Stelle jeder Untereinheit befindet sich zwischen und in Richtung des Randes dieser β-Faltblätter, wobei beide Elemente der aktiven Stelle beitragen.

Abbildung 1. Struktur der menschlichen Diaminoxidase. (Mcgrath A.P. et al. 2009)

Funktion

Der Expressionsgrad von Diaminoxidase war im Verdauungstrakt und in der Plazenta am höchsten. Bei Menschen exprimieren extravillöse trophoblastische Zellen in der Plazenta Diaminoxidase und sezernieren sie in das Blut schwangerer Frauen. Der Rückgang von Diaminoxidase im mütterlichen Blut zu Beginn der Schwangerschaft kann ein Indikator für trophoblastische Schwangerschaftserkrankungen wie früh einsetzende Präeklampsie sein. Unter normalen Umständen existiert Diaminoxidase nicht im menschlichen Blutkreislauf oder nur in sehr wenigen Fällen, aber der Anstieg dieser Substanz bei schwangeren Frauen zeigt an, dass es sich um einen Schutzmechanismus gegen schädliches Histamin handelt. Diaminoxidase wird auch von Eosinophilen sezerniert. Wenn es im menschlichen Körper an Diaminoxidase mangelt, wird sie freigesetzt.

Anwendung

Unter normalen Bedingungen war die Aktivität von Diaminoxidase im Plasma sehr niedrig, stieg jedoch nach intravenöser Injektion von Heparin signifikant an. Es gibt Heparin-Zelloberflächenrezeptoren auf der basolateralen Seite der Zellen, die eine hohe Affinität zu Heparin haben, und Heparin kann Diaminoxidase aus den Endothelzellen der Mikrovesseln des Dünndarms freisetzen. Diaminoxidase im Blut wird schnell von der Leber über die Pfortader aufgenommen und ausgeschieden, und zwar in inaktiver Form über Urin und Galle. Wenn die Leberfunktion geschädigt ist, wird die Aufnahme und Clearance von Diaminoxidase verringert, was die Genauigkeit des Diaminoxidase-Wertes beeinträchtigt und zu einem Anstieg der Serum-Diaminoxidase führen kann. Die Leberfunktion der Probanden wurde gemessen, und die Aktivität von Diaminoxidase nahm progressiv vom duodenalen Ileum zu. Der Wert von Diaminoxidase nach Heparin zeigte eine Korrelation bei Dünndarmverletzungen, akuter Gastroenteritis, Strahlenenteritis, atrophischer Darmschleimhaut und ischämischem Dünndarm.

Darmmukosakrankheiten führen oft zu einem Rückgang des Diaminoxidase-Gehalts. Der Hauptmechanismus, der den Rückgang von Diaminoxidase verursacht, ist die Schädigung der Dünndarmschleimhaut, die die Anzahl der Dünndarmzellen verringert, die Synthese von Diaminoxidase behindert, den Abbau von Diaminoxidase fördert und den Transport von Diaminoxidase zu den Endothelzellen und die Speicherung in den Endothelzellen verringert. Daher kann die Aktivität von Diaminoxidase in Gewebe oder Serum als nützlicher Marker zur Bestimmung von Dünndarmerkrankungen verwendet werden.

Referenz