L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

21-hidroxilasa

L'esteroide 21-hidroxilasa és una proteïna que en els sers humans està codificada pel gen CYP21A2. La proteïna és una enzima que hidroxila els esteroides en la posició C21 de la molècula.[1][2] Les convencions de denominació de les enzimes es basen en el substrat sobre el que actuen i el procés químic que realisen. Bioquímicament, esta enzima participa en la biosíntesis de les hormones de la glàndula suprarrenal aldosterona i cortisol, que són importants en la regulació de la pressió arterial, la homeostasis del sodi i el control del sucre en sanc. L'enzima convertix la progesterona i la 17α-hidroxiprogesterona en 11-desoxicorticosterona i 11-desoxicortisol, respectivament,[3][4]dins de les vies metabòliques que en els sers humans conduïxen en última instància a la creació de aldosterona i cortisol; la deficiència de l'enzima pot causar hiperplàsia suprarrenal congènita.

21-hidroxilasa


L'esteroide 21-hidroxilasa és un membre de la família d'enzimes monooxigenasas del citocromo P450 que utilisa un cofactor hemo que conté ferro per a oxidar substrats.

En els sers humans, l'enzima es localisa en les membranes del retícul endoplásmic de les cèlules de la corfa suprarrenal,[5][6] i està codificada pel gen CYP21A2 que es troba prop del pseudogén CYP21A1P que té un alt grau de similitut de seqüència. Esta similitut dificulta l'anàlisis del gen a nivell molecular i, en ocasions, dona lloc a mutacions de pèrdua de funció del gen per l'intercanvi intergénic d'ADN.

Gen

l'esteroide 21-hidroxilasa en humans està codificada pel gen CYP21A2 que pot ser acompanyat d'una o vàries còpies del pseudogén no funcional CYP21A1P,[7][8] este pseudogén compartix el 98% de l'identitat informativa exónica en el gen funcional real.[9][10]

Els pseudogenes són comuns en els genomes i s'originen com a artefactes durant el procés de duplicació. Encara que a sovint se'ls considera "ADN fem", l'investigació ha demostrat que conservar estes còpies defectuoses pot tindre una funció beneficiosa, a sovint proporcionant regulació als seus gens progenitors.[11]

 
Evolució del locus CYP21A en humans i rates.

En el genoma de la rata, el Cyp21a2 és un pseudogén i el Cyp21a1 és un gen funcional.[12] En el pollet i la guala, només existix un únic gen Cyp21, que el seu locus està situat entre el component del complement C4 i el gen TNX, junt en el Cenpa.[13]

CYP21A2 en humans està localisat en el cromosoma 6, en el complex major de histocompatibilitat III (MHC classe III)[14] prop dels gens del component del complement 4 C4A i C4B, el gen de la tenascina X TNXB i STK19.[15] El MHC classe III és la regió més densa en gens del genoma humà, contenint molts gens que tenen, a data de 2023 - funcions o estructures desconegudes.[16][14]


Dins del MHC classe III, CYP21A2 es troba dins del clúster RCCX (una abreviatura composta pels noms dels gens RP (un antic nom per a STK19 serina/treonina quinasa 19),[17] [18]C4, CYP21 i TNX),[19] que és el clúster de gens més complex del genoma humà.[20] El número de segments RCCX varia entre un i quatre en un cromosoma,[17]en una prevalença aproximada del 15% per al monomodular, del 75% per al bimodular (STK19-C4A-CYP21A1P-TNXA-STK19B-C4B-CYP21A2-TNXB),[18][21]i del 10% per al trimodular en europeus.[22]L'estructura cuadrimodular de l'unitat RCCX és molt rara.[23][17][22]En una estructura monomodular, tots els gens són funcionals, és dir, codifiquen proteïnes, pero si el reconte de mòduls és de dos o més, només hi ha una còpia de cada gen funcional, sent el restant pseudogenes no codificants, en l'excepció del gen C4, que sempre té còpies actives.[17][22]

Per l'alt grau d'homologia entre el gen CYP21A2 i el pseudogén CYP21A1P i a la complexitat del locus RCCX, és difícil realisar diagnòstic moleculars per a CYP21A2. El pseudogén pot presentar polimorfisme d'un sol nucleòtit (SNP) idèntics o similars als del gen funcional, lo que dificulta la seua distinció. El pseudogén també pot recombinarse en el gen funcional, creant gens híbrits que tenen característiques d'abdós. Açò pot donar lloc a resultats falsos positius o falsos negatius en les proves de SNP en el CYP21A2.[24]

La tecnologia de seqüenciació del genoma complet es basa en dividir l'ADN en chicotets fragments, secuenciarlos i despuix ensamblarlos de nou basant-se en els seus solapamientos. No obstant, per la gran homologia i variabilitat del CYP21A2 i el seu pseudogén, els fragments no poden assignar-se de forma inequívoca a cap de les còpies del gen. Açò pot donar lloc a errors o estanys en l'ensamblage, o a que falten algunes variants presents en el gen.[25][24]


El diagnòstic molecular per reacció en cadena de la polimerasa (PCR) utilisa cebadors selectius per a amplificar segments específics de la seqüència de ADN que són rellevants per a diagnosticar o detectar una determinada malaltia o afecció. Si els cebadors no es dissenyen en esment, poden unir-se tant al pseudogén CYP21A2 com al CYP21A1P, o a diferents segments del clúster RCCX, donant lloc a resultats falsos positius o falsos negatius. Per lo tant, la PCR per al CYP21A2 requerix l'us de cebadors específics de locus que puguen distinguir entre el gen i el pseudogén, i entre diferents mòduls RCCX. Ademés, és possible que la PCR no puga detectar variants complexes com a conversió, delecions o duplicació de gens grans, que són freqüents en el cas del CYP21A2.[26][27][25]
Southern blotting, un método utilisat per a detectar i quantificar una seqüència específica d'ADN en mostres d'ADN, també té llimitacions en l'anàlisis de CYP21A2. Este método du molt temps i requerix una gran cantitat de ADN de bona calitat, lo que ho fa menys aplicable en entorns de diagnòstic rutinaris. Este método comporta un risc biològic radiactiu, lo que planteja problemes de seguritat i fa que requerixca molt treball. El Southern blotting és incapaç de detectar els llocs d'unió de les quimeres. el gen CYP21A2 és propens a desajusts i reordenamientos, produint diferents tipos de variacions complexes que inclouen variants en el número de còpies, grans conversió gèniques, chicotetes insercions/delecions i variants d'un sol nucleòtit (SNP). el Southern blot no és capaç de detectar tots estos tipos de variants simultàneament. Ademés, el Southern blotting requerix l'anàlisis genètic dels progenitors, lo que no sempre és factible o pràctic.[28][25]


Per lo tant, per a analisar el gen CYP21A2 en precisió, es necessita un método més especialisat i sensible, com la seqüenciació dirigida de llectura llarga, que pot secuenciar fragments de ADN més llarcs i capturar més informació sobre l'estructura i la variació del gen. No obstant, este método no està molt estés o no és rendable.[29][30][31]

Proteïna

Esteroide 21-hidroxilasa, és un membre de la família citocromo P450 d'enzimes monooxigenasas, la proteïna té 494 residus d'aminoàcits en un pes molecular de 55.000. Esta enzima és com molt un 28% homòloga a atres enzimes P-450 que s'han estudiat.[32]

Estructuralment, la proteïna conté un núcleu evolutivament conservat de quatre fas de α-hèlices (l'importància de dita conservació genètica radica en demostrar l'importància funcional d'este aspecte de l'estructura d'esta proteïna). Ademés, té dos hèlices alfa adicionals, dos conjunts de làmines β i un bucle d'unió al cofactor hemo.[33] Cada subunitat de l'enzima humana consta d'un total de 13 α-hèlices i 9 làmines β que es pleguen en una estructura terciaria similar a un prisma triangular.[3]


El grup hemo de ferro(III) que definix el lloc actiu residix en el centre de cada subunitat. L'enzima humana s'unix a un substrat al mateix temps.[3] En canvi, l'enzima vacuna, ben caracterisada, pot unir-se a dos substrats.[34] L'enzima humana i la vacuna compartixen un 80% d'identitat en la seqüència d'aminoàcits, pero són estructuralment diferents, sobretot en les regions de bucle, i també són evidents en els elements de l'estructura secundària.[3]


Referències

  1. ↑ Domini públic Este artícul incorpora material de domini públic de "NCBI: CYP21A2 citocromo P450 família 21 subfamília A membre 2". RefSeq. Centre Nacional d'Informació Biotecnológica. Recuperat el 30 de novembre de 2020. Este gen codifica un membre de la superfamilia d'enzimes del citocromo P450. Les proteïnes del citocromo P450 són monooxigenasas que catalizan moltes reaccions implicades en el metabolisme de fàrmacs i la síntesis de colesterol, esteroides i atres lípits. Esta proteïna es localisa en el retícul endoplásmic i hidroxila esteroides en la posició 21. La seua activitat és necessària per a la síntesis de colesterol, esteroides i atres lípits. La seua activitat és necessària per a la síntesis d'hormones esteroideas com el cortisol i la aldosterona. Les mutacions en este gen causen hiperplàsia suprarrenal congènita. Un pseudogén relacionat es localisa prop d'este gen; es creu que els events de conversió gènica que impliquen al gen funcional i al pseudogén expliquen molts casos de deficiència de 21-hidroxilasa esteroidea. S'han trobat dos variants de transcripció d'este gen que codifiquen isoformas diferents.
  2. ↑ Ryan KJ, Engel LL (March 1957). "Hydroxylation of steroids at carbon 21" (PDF). The Journal of Biological Chemistry. 225 (1): 103–14. doi:[1] PMID 13416221. Archivat (PDF) de l'original el 25 Març 2020. Revisat 17 Octubre 2009.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Pallan PS, Wang C, Lei L, Yoshimoto FK, Auchus RJ, Waterman MR, Guengerich FP, Egli M (May 2015)"Human Cytochrome P450 21A2, the Major Steroid 21-Hydroxylase: structure of the enzyme progesterone substrate complex and rate-limiting c-h bond cleavage". The Journal of Biological Chemistry. 290 (21): 13128–43. doi:[2] PMC 4505568. PMID 25855791.
  4. ↑ Neunzig J, Milhim M, Schiffer L, Khatri I, Zapp J, Sánchez-Guijo A, et al. (March 2017). "The steroid metabolite 16(β)-OH-androstenedione generated by CYP21A2 serves as a substrate for CYP19A1". The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology. 167: 182–191. doi:[3] PMID 28065637. S2CID 36860068.
  5. ↑ Guengerich FP, Waterman MR, Egli M (August 2016). "Recent Structural Insights into Cytochrome P450 Function". Trends in Pharmacological Sciences. 37 (8): 625–40. doi:[4]. PMC 4961565. PMID 27267697.
  6. ↑ Sushko TA, Gilep AA, Usanov SA (June 2012). "Mechanism of intermolecular interactions of microsomal cytochrome P450s CYP17 and CYP21 involved in steroid hormone biosynthesis". Biochemistry. Biokhimiia. 77 (6): 585–92. doi:[5]. PMID 22817457. S2CID 18927484.
  7. ↑ Este artícul incorpora material de domini públic de "CYP21A2 citocromo P450 família 21 subfamília A membre 2 Homo sapiens (humà) " Colecció de seqüències de referència. Centre Nacional d'Informació Biotecnológica.
  8. ↑ Baumgartner-Parzer S, Witsch-Baumgartner M, Hoeppner W (October 2020). "EMQN best practice guidelines for molecular genetic testing and reporting of 21-hydroxylase deficiency". European Journal of Human Genetics. 28 (10): 1341–1367. doi:[6] PMC 7609334. PMID 32616876. S2CID 220295067.
  9. ↑ Higashi I, Yoshioka H, Yamane M, Gotoh O, Fujii-Kuriyama I (May 1986). "Complete nucleotide sequence of two steroid 21-hydroxylase gens tandemly arranged in human chromosome: a pseudogene and a genuine gene". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 83 (9): 2841–5. Bibcode[7] doi:10.1073/pnas.83.9.2841. PMC 323402. PMID 3486422.
  10. ↑ Concolino P, Rizza R, Costella A, Carrozza C, Zuppi C, Capoluongo I (June 2017). "CYP21A2 intronic variants causing 21-hydroxylase deficiency". Metabolism: Clinical and Experimental. 71: 46–51. doi:1[8] PMID [9]
  11. ↑ Witek J, Mohiuddin SS (2023). Biochemistry, Pseudogenes. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. PMID [10] NCBI NBK549832.
  12. ↑ Parker KL, Chaplin DD, Wong M, Seidman JG, Smith JA, Schimmer BP (December 1985). "Expression of murine 21-hydroxylase in mouse adrenal glands and in transfected Y1 adrenocortical tumor cells". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82 (23): 7860–4. Bibcode:1985PNAS...82.7860P. doi:[11] PMC 390869. PMID 2999780.
  13. ↑ Shiina T, Shimizu S, Hosomichi K, Kohara S, Watanabe S, Hanzawa K, et al. (Juny 2004). "Comparative genomic analysis of two avian (quail and chicken) MHC regions". Journal of Immunology. 172 (11): 6751–63. doi:[12] PMID 15153492.
  14. ↑ 14,0 14,1 Yu CY (1999). "Molecular genetics of the human MHC complement gene cluster". Experimental and Clinical Immunogenetics. 15 (4): 213–230. doi:[13] PMID [14] S2CID 25061446.
  15. ↑ White PC, Grossberger D, Onufer BJ, Chaplin DD, New MI, Dupont B, Strominger JL (February 1985). "Two gens encoding steroid 21-hydroxylase llaure located near the gens encoding the fourth component of complement in man". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82 (4): 1089–1093. Bibcode:1985PNAS...82.1089W. doi:[15] PMC [16] PMID 2983330.
  16. ↑ Xie T, Rowen L, Aguado B, Ahearn ME, Madan A, Qin S, et al. (December 2003). "Analysis of the gene-donen-se major histocompatibility complex class III region and its comparison to mouse". Genome Research. 13 (12): 2621–2636. doi:[17] PMC 403804. PMID 14656967.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 17,3 Bánlaki Z, Doleschall M, Rajczy K, Fust G, Szilágyi A (October 2012). "Fine-tuned characterization of RCCX copy number variants and their relationship with estendre MHC haplotypes". Gens and Immunity. 13 (7): 530–535. doi:[18]. PMID 22785613. S2CID 36582994.
  18. ↑ 18,0 18,1 Carrozza C, Foca L, De Paolis I, Concolino P (2021). "Gens and Pseudogenes: Complexity of the RCCX Locus and Disease". Frontiers in Endocrinology. 12: 709758. doi:10.3389/fendo.2021.709758. PMC 8362596. PMID 34394006.
  19. ↑ Sweeten TL, Odell DW, Odell JD, Torres AR (January 2008). "C4B null alleles llaure not associated with genetic polymorphisms in the adjacent gene CYP21A2 in autism". BMC Medical Genetics. 9: 1. doi:[19] PMC 2265260. PMID 18179706.
  20. ↑ Milner CM, Campbell RD (August 2001). "Genetic organization of the human MHC class III region". Frontiers in Bioscience. 6: D914 – D926. doi:[20] PMID 11487476.
  21. ↑ Kim JH, Kim GH, Yoo HW, Choi JH (June 2023). "Molecular basis and genetic testing strategies for diagnosing 21-hydroxylase deficiency, including CAH-X syndrome". Annals of Pediatric Endocrinology & Metabolism. 28 (2): 77–86. doi:[21]. PMC [22] PMID 37401054.
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 Bánlaki Z, Szabó JA, Szilágyi Á, Patócs A, Prohászka Z, Füst G, Doleschall M (2013). "Intraspecific evolution of human RCCX copy number variation traced by haplotypes of the CYP21A2 gene". Genome Biol Evol. 5 (1): 98–112. doi[23] PMC 3595039. PMID 23241443.
  23. ↑ Tsai LP, Lee HH (September 2012). "Analysis of CYP21A1P and the duplicated CYP21A2 gens". Gene. 506 (1): 261–262. doi:[24]. PMID [25]
  24. ↑ 24,0 24,1 Dalt M, Ezquieta B (2022). "Molecular Diagnosis of Steroid 21-Hydroxylase Deficiency: A Practical Approach". Front Endocrinol. 13: 834549. doi:[26] PMC [27] PMID 35422767.
  25. ↑ 25,0 25,1 25,2 Karaoğlan M, Nacarkahya G, Aytaç EH, Keskin M (November 2021). "Challenges of CYP21A2 genotyping in children with 21-hydroxylase deficiency: determination of genotype-phenotype correlation using next generation sequencing in Southeastern Anatolia". J Endocrinol Invest. 44 (11): 2395–2405. doi:[28] PMID 33677812. S2CID 232133292.
  26. ↑ Xu Z, Chen W, Merke DP, McDonnell NB (November 2013). "Comprehensive mutation analysis of the CYP21A2 gene: an efficient multistep approach to the molecular diagnosis of congenital adrenal hyperplasia". J Mol Diagn. 15 (6): 745–53. doi:10.1016/j.jmoldx.2013.06.001. PMC 5803549. PMID 24071710.
  27. ↑ "Polymerase Chain Reaction (PCR) Fact Sheet". Genome.gov. Archivat de l'original el 3 Decembre 2023. Rebut 3 Decembre 2023.
  28. ↑ "Southern blotting — Knowledge Hub". GeNotes. Archivat de l'original el 3 Decembre 2023. Rebut 3 Decembre 2023.
  29. ↑ Guo X, Zhang I, Yu I, Zhang L, Ullah K, Ji M, Jin B, Shu J (2023). "Corrigendum: Getting pregnant with congenital adrenal hyperplasia: assisted reproduction and pregnancy complications. A systematic review and meta-analysis". Front Endocrinol. 14: 1269711. doi[29] PMC 10575760. PMID 37842302.
  30. ↑ Adachi I, Nakagawa R, Tsuji-Hosokawa A, Gau M, Kirino S, Yogi A, Nakatani H, Takasawa K, Yamaguchi T, Kosho T, Murakami M, Tajima T, Hasegawa T, Yamada T, Morio T, Ohara O, Kashimada K (October 2023"A MinION-Based Long-Read Sequencing Application with One-Step PCR for the Genetic Diagnosis of 21-Hydroxylase Deficiency". J Clin Endocrinol Metab. 109 (3): 750–760. doi:[30] PMID 37804107. S2CID 263742489.
  31. ↑ Zhang X, Gao I, Lu L, Cao I, Zhang W, Sun B, Wu X, Tong A, Chen S, Wang X, Mao J, Nie M (2023). "Targeted long-read sequencing for comprehensive detection of CYP21A2 mutations in patients with 21-hydroxylase deficiency". Journal of Endocrinological Investigation. 47 (4): 833–841. doi[31]-i. PMID 37815751. S2CID 263800944.
  32. ↑ "Steroid 21-hydroxylase | DrugBank Online". go.drugbank.com. Archivat de l'original el 28 Novembre 2023. Rebut 27 Novembre 2023.
  33. ↑ Werck-Reichhart D, Feyereisen R (2000). "Cytochromes P450: a success story". Genome Biology. 1 (6): REVIEWS3003. doi:[32]. PMC 138896. PMID 11178272.
  34. ↑ Zhao B, Lei L, Kagawa N, Sundaramoorthy M, Banerjee S, Nagy LD, Guengerich FP, Waterman MR (March 2012). "Three-dimensional structure of steroid 21-hydroxylase (cytochrome P450 21A2) with two substrates reveals locations of disease-associated variants". The Journal of Biological Chemistry. 287 (13): 10613–22. doi[33]. PMC 3323056. PMID 22262854.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=21-hidroxilasa&oldid=1578009»