背景[1]
L-2-羥基異己酸脫氫酶L-2Hydroxyisocaproic Acid Dehydrogenase (Crude Enzyme)具有廣泛的底物特異性，可廣泛利用C4原子上支鏈的2-氧酸。對(duì)乳酸菌NAD(H)依賴性L-HicDH的序列進(jìn)行了修飾，以確定和改變底物對(duì)各種2-羰基酸的特異性區(qū)域。所有變異都是基于該酶的三維結(jié)構(gòu)模型，使用功能相關(guān)的l-乳酸脫氫酶(L-LDH)的x射線坐標(biāo)作為模板。該蛋白對(duì)L-HicDH僅顯示23%的序列同源性。
L-HicDH的活性位點(diǎn)是通過與L-LDH的同源性建立在催化必需殘基守恒的基礎(chǔ)上的。對(duì)活性位點(diǎn)殘基Gly234、Gly235、Phe236、Leu239和Thr245進(jìn)行了替換，以確定它們?cè)诘孜镒R(shí)別和定位中的獨(dú)特參與。L239A、L239M、L236V、T245A酶變異體的動(dòng)力學(xué)特性證實(shí)了L-HicDH活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)模型。底物2-oxocaproate,2-oxoisocaproate，苯丙酮酸，苯乙醛酸，酮叔亮氨酸和丙酮酸被擬合到隨后的細(xì)化模型的活性位點(diǎn)。
蛋白序列ARKIGIIGLG NVGAAVAHGL IAQGVADDYV FIDANEAKVK ADQIDFQDAM ANLEAHGNIV INDWAALADA DVVISTLGNI KLQQDNPTGD RFAELKFTSS MVQSVGTNLK ESGFHGVLVV ISNPVDVITA LFQHVTGFPA HKVIGTGTLL DTARMQRAVG EAFDLDPRSV SGYNLGEHGN SQFVAWSTVR VMGQPIVTLA DAGDIDLAAI EEEARKGGFT VLNGKGYTSY GVATSAIRIA KAVMADAHAE LVVSNRRDDM GMYLSYPAII GRDGVLAETT LDLTTDEQEK LLQSRDYIQQ RFDEIVDTL
L-2羥基異戊酸脫氫酶催化NADP依賴的2-酮基羧酸和L-2-羥基羧酸之間的可逆和立體特異性相互轉(zhuǎn)化。中鏈長(zhǎng)度（5-6個(gè)C原子）的2-酮酸是的底物?？梢栽诠I(yè)過程中應(yīng)用于生產(chǎn)L-氨基酸。酶促反應(yīng)：a(2S)-2-hydroxycarboxylate+NAD+=a 2-oxocarboxylate+NADH+H+
臨床應(yīng)用[2][3]
L-2-羥基異己酸脫氫酶（L-2Hydroxyisocaproic Acid Dehydrogenase）可作為肺癌標(biāo)志物L(fēng)-HicDH、RACK1、PRDX2在肺癌組織中均過度表達(dá),L-HicDH相對(duì)于癌旁組織表達(dá)量上調(diào)最多。20例正常人血漿中L-HicDH水平中位數(shù)為3.48 U/L,50例肺癌患者血漿中L-HicDH水平中位數(shù)為6.55 U/L,組間比較差異顯著(P<0.01)。L-HicDHsiRNA組肺癌細(xì)胞A549細(xì)胞存活率與siRNA control組相比差異顯著(P<0.05,P<0.01)。
siRNA control組細(xì)胞凋亡率為0.12±0.01,與L-HicDH siRNA組(0.41±0.02)比較差異顯著(P<0.01)。結(jié)論L-HicDH在肺癌組織和血漿中高表達(dá)。抑制L-HicDH可以抑制肺癌細(xì)胞增殖,促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。L-HicDH可以作為肺癌標(biāo)志物用于診斷肺癌。
用于研究急性髓系白血病中L-HicDH表達(dá)水平檢測(cè)192例急性髓系白血病(AML)患者L-HicDH基因突變并探討其臨床特征。提取AML患者初發(fā)時(shí)外周血或骨髓單個(gè)核細(xì)胞基因組DNA,通過PCR擴(kuò)增產(chǎn)物直接測(cè)序法檢測(cè)L-HicDH基因第4號(hào)外顯子第140及第172氨基酸突變情況,同時(shí)也檢測(cè)FLT3/ITD,NPM1,CEBPA,c-kit,L-HicDH,WT1及Dnmt3a突變。
結(jié)果顯示,192例急性白血病患者中共發(fā)現(xiàn)L-HicDH基因突變14例,突變率7.29%,其中R140Q突變9例,R140W突變1例,R172K突變4例。14例L-HicDH突變患者9例為AML-M5型白血病,與其他類型白血病相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差(P<0.05)。L-HicDH突變組患者的年齡、性別、白細(xì)胞數(shù)、血小板數(shù)、血紅蛋白水平、骨髓原始細(xì)胞數(shù)與L-HicDH野生型組相比均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
參考文獻(xiàn)
1.Strassman M,Ceci LN(1965)."Enzymatic formation of alpha-ketoadipic acid from homoisocitric acid".J.Biol.Chem.240(11):4357–61.PMID4284830.
2.Rowley B,Tucci AF(1970)."Homoisocitric dehydrogenase from yeast".Arch.Biochem.Biophys.141(2):499–510.doi:10.1016/0003-9861(70)90167-0.PMID4395693.
3.Zabriskie TM,Jackson MD(2000)."Lysine biosynthesis and metabolism in fungi".Nat.Prod.Rep.17(1):85–97.doi:10.1039/a801345d.PMID10714900.