- Код статьи
- S2686738925010186-1
- DOI
- 10.31857/S2686738925010186
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 520 / Номер выпуска 1
- Страницы
- 109-116
- Аннотация
- Цитохромы суперсемейства Р450 широко распространены в природе; они обнаружены во всех изученных аэробных организмах. Несмотря на то что степень сходства цитохромов Р450 разных семейств невысокая, все ферменты этого суперсемейства имеют сходную третичную структуру. Кроме того, у всех цитохромов Р450, в том числе у ферментов клана CYP74, в последовательностях содержатся субстрат-распознающие сайты, формирующие каталитический центр. Изначально ферменты CYP74 были обнаружены у растений, у которых они широко распространены и играют важную роль в липоксигеназном каскаде. Позже CYP74-подобные ферменты других семейств были выявлены у представителей разных таксонов, в том числе у животных. На основании результатов филогенетических исследований, структуры и механизмов каталитического действия они были объединены наряду с семейством CYP74 в клан CYP74. Одним из представителей клана CYP74 является эпоксиалкогольсинтаза NvEAS (CYP443D1) роющей литоральной актинии Nematostella vectensis. Методом сайт-направленного мутагенеза была получена мутантная форма NvEAS с заменой P93G, которая приобрела дополнительную гидропероксидлиазную активность. До настоящей работы были описаны только результаты сайт-направленного мутагенеза ферментов семейства, но не клана CYP74. Более того, в настоящей работе впервые описано превращение эпоксиалкогольсинтазы в гидропероксидлиазу. Эти результаты подтверждают высказанное ранее предположение об эволюции ферментов CYP74 по пути эпоксиалкогольсинтаза – гидропероксидлиаза – алленоксидсинтаза – дивинилэфирсинтаза.
- Ключевые слова
- липоксигеназный каскад цитохромы Р450 клан CYP74 эпоксиалкогольсинтаза гидропероксидлиаза сайт-направленный мутагенез Nematostella vectensis
- Дата публикации
- 15.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 15
Библиография
- 1. Blee, E. Phytooxylipins and plant defense reactions // Рrog. Lipid Res. 1998. Vol. 37. Р. 33–72.
- 2. Savchenko, T.V., Zastrijnaja, O.M., and Klimov, V.V. Oxylipins and plant abiotic stress resistance // Biochemistry. 2014. Vol. 79. Р. 362–375.
- 3. Howe, G.A. and Schilmiller, A.L. Oxylipin metabolism in response to stress // Curr. Opin. Plant Biol. 2002. Vol. 5. Р. 230–236.
- 4. Deboever, E., Deleu, M., Mongrand, S., Lins, L., and Fauconnier, M.-L. Plant-pathogen interactions: underestimated roles of phyto-oxylipins // Trends Plant Sci. 2020. Vol. 25. Р. 22–34.
- 5. Wasternack, C. and Feussner, I. The oxylipin pathways: biochemistry and function // Annu. Rev. Plant Biol. 2018. Vol. 69. Р. 363–386.
- 6. Liavonchanka, A. and Feussner, I. Lipoxygenases: occurrence, functions and catalysis // J. Plant Physiol. 2006. Vol. 163. Р. 348–357.
- 7. Feussner, I. and Wasternack, C. The lipoxygenase pathway // Annu Rev. Plant Biol. 2002. Vol. 53. Р. 275–297. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.53.100301.135248
- 8. Werck-Reichhart, D. and Feyereisen, R. Cytochromes P450: a success story // Genome Biol. 2000. Vol. 6. Р. 1–7.
- 9. Toporkova, Y.Y., Gorina, S.S., Bessolitsyna, E.K., Smirnova, E.O., Fatykhova, V.S., Brühlmann, F., Ilyina, T.M., Mukhtarova, L.S., and Grechkin, A.N. Double function hydroperoxide lyases/epoxyalcohol synthases (CYP74C) of higher plants: identification and conversion into allene oxide synthases by sitedirected mutagenesis // Biochim. Biophys. Acta. 2018. Vol. 1863(4). Р. 369–378.
- 10. Nelson, D.R. Cytochrome P450 nomenclature, 2004 // Methods Mol. Biol. 2006. Vol. 320. Р. 1–10.
- 11. Lee D.S., Nioche P., Hamberg M., and Raman C.S. Structural insights into the evolutionary paths of oxylipin biosynthetic enzymes // Nature. 2008. Vol. 455. Р. 363–370.
- 12. Toporkova, Y.Y., Fatykhova, V.S., Gogolev, Y.V., Khairutdinov, B.I., Mukhtarova, L.S., and Grechkin, A.N. Epoxyalcohol synthase of Ectocarpus siliculosus. First CYP74-related enzyme of oxylipin biosynthesis in brown algae // Biochim. Biophys. Acta. 2017. Vol. 1862. Р. 167–175.
- 13. Toporkova, Y.Y., Gorina, S.S., Mukhitova, F.K., Hamberg, M., Ilyina, T.M., Mukhtarova, L.S., and Grechkin, A.N. Identification of CYP443D1 (CYP74 clan) of Nematostella vectensis as a first cnidarian epoxyalcohol synthase and insights into its catalytic mechanism // Biochim. Biophys. Acta. 2017. Vol. 1862(10). Р. 1099–1109.
- 14. Горина, С.С., Топоркова, Я.Ю., Мухтарова, Л.Ш., Гречкин, А.Н. Цитохром CYP443C1 (клан CYP74) актинии Nematostella vectensis – первый фермент Metazoa, проявляющий двойную активность гидропероксидлиазы/ эпоксиалкогольсинтазы // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486(3). С. 384–388.
- 15. Gotoh, O. Substrate recognition sites in cytochrome P450 family 2 (CYP2) proteins inferred from comparative analyses of amino acid and coding nucleotide sequences // J. Biol. Chem. 1992. Vol. 267. Р. 83–90.
- 16. Toporkova, Y.Y., Gogolev, Y.V., Mukhtarova, L.S., and Grechkin, A.N. Determinants governing the CYP74 catalysis: conversion of allene oxide synthase into hydroperoxide lyase by site-directed mutagenesis // FEBS lett. 2008. Vol. 582(23-24). Р. 3423–3428.
- 17. Toporkova, Y.Y., Smirnova, E.O., and Gorina, S.S. Epoxyalcohol synthase branch of lipoxygenase Cascade // Curr. Issues Mol. Biol. 2024. Vol. 46. Р. 821–841.
- 18. Wilson, R.A., Gardner, H.W., and Keller, N.P. Cultivar-dependent expression of a maize lipoxygenase responsive to seed infesting fungi // Mol. Plant Microbe Iinteract. 2001. Vol. 14. Р. 980–987.
- 19. Rzhetsky, A. and Nei, M. A simple method for estimating and testing minimum evolution trees // Mol. Biol. EVol. 1992. Vol. 9. Р. 945–967.
- 20. Nei, M. and Kumar, S. Molecular Evolution and Phylogenetics, New York: Oxford University Press, 2000.
- 21. Saitou, N. and Nei, M. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic Trees // Mol. Biol. EVol. 1987. Vol. 4. Р. 406–425.
- 22. Kumar, S., Stecher, G., and Tamura, K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets // Mol. Biol. EVol. 2016. Vol. 33. Р. 1870–1874.
- 23. Felsenstein, J. Confidence limits on phylogenies: An approach using the bootstrap // Evolution. 1985. Vol. 39. Р. 783–791.
- 24. Meng, E.C., Goddard, T.D., Pettersen, E.F., Couch, G.S., Pearson, Z.J., Morris, J.H., and Ferrin, T.E. UCSF ChimeraX: Tools for structure building and analysis // Protein Sci. 2023. 32(11):e4792.
- 25. Zoller, M.J. and Smith, M. Oligonucleotide-directed mutagenesis using M13-derived vectors: an efficient and general procedure for the production of point mutations in any fragment of DNA // Nucleic Acids Res. 1982. Vol. 10(20). Р. 6487–6500.
- 26. Schenkman, J.B. and Jansson, I. Spectral analyses of cytochromes P450, Cytochrome P450 protocols. Humana Press, Totowa, NJ. 2006. Р. 11–18.
- 27. Grechkin, A.N., Bruhlmann, F., Mukhtarova, L.S., Gogolev, Y.V., and Hamberg, M. Hydroperoxide lyases (CYP74C and CYP74B) catalyze the homolytic isomerization of fatty acid hydroperoxides into hemiacetals // Biochim. Biophys. Acta. 2006. Vol. 1761. Р. 1419–1428.
- 28. Mukhtarova, L.S., Mukhitova, F.K., Gogolev, Y.V., and Grechkin, A.N. Hydroperoxide lyase cascade in pea seedlings: non-volatile oxylipins and their age and stress dependent alterations // Phytochemistry. 2011. Vol. 72. Р. 356–364.
- 29. Mukhtarova, L.S., Bruhlmann, F., Hamberg, M., Khairutdinov, B.I., and Grechkin, A.N. Plant hydroperoxide-cleaving enzymes (CYP74 family) function as hemiacetal synthases: Structural proof of hemiacetals by NMR spectroscopy // Biochim. Biophys. Acta. 2018. Vol. 1863. Р. 1316–1322.
