Feniletanolamina N-metiltransferase - Phenylethanolamine N-methyltransferase

feniletanolamina N-metiltransferase
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Monômero de feniletanolamina N-metiltransferase, humano
Identificadores
Símbolo PNMT
Alt. símbolos PENT
Gene NCBI 5409
HGNC 9160
OMIM 171190
RefSeq NM_002686
UniProt P11086
Outros dados
Número CE 2.1.1.28
Locus Chr. 17 q21-q22

A feniletanolamina N-metiltransferase ( PNMT ) é uma enzima encontrada principalmente na medula adrenal que converte a norepinefrina (noradrenalina) em epinefrina (adrenalina). Também é expresso em pequenos grupos de neurônios no cérebro humano e em populações selecionadas de cardiomiócitos .

Estrutura

Ilustração da estrutura
Esta é uma representação da ligação dissulfeto feita entre monômeros de PNMT. Foi feito usando Chimera e 4MQ4.
Ilustração da estrutura
Este é um modelo do sítio ativo do PNMT mostrando a distância entre os grupos amino e enxofre e uma área proposta para a transferência de metila. Foi feito usando Chimera e 4MQ4.

PNMT é uma proteína cujo gene codificador é encontrado no cromossomo 17 em humanos. Consiste em 4 exões e é uma proteína de 30 kDa. Ele compartilha muitas propriedades encontradas entre as outras metiltransferases . É a sequência mais próxima da glicina-N-metil transferase ( GNMT ). Ele também compartilha muitas propriedades estruturais, como a forma do lábio dobrável com catecol-O-metil transferase (COMT), embora compartilhe menos identidade de sequência. Várias características da estrutura, como esse lábio dobrado, sugerem que PNMT é uma adaptação recente à família de enzimas que sintetizam catecolaminas, evoluindo depois da COMT, mas antes de outras metiltransferases como GNMT.

S-adenosil-L-metionina (SAM) é um cofator necessário. A região de ligação do sítio ativo para o cofator SAM contém um grande número de ligações pi de fenilalanina e resíduos de tirosina no sítio ativo ajudam a mantê-lo em seu bolso de ligação através do empilhamento pi . Entre todas as variantes conhecidas do PNMT na natureza, existem 7 resíduos aromáticos cruciais conservados no sítio ativo.

O resíduo Glutamina 185 é necessário para se ligar ao substrato de catecolamina. A substituição deste resíduo por outro reduz a eficiência catalítica do PNMT em dez vezes até trezentas vezes.

Na ausência de um inibidor ou ligante, um grupo fosfato é ligado ao sítio ativo para estabilizar esta região.

O PNMT humano forma dímeros em solução. Quando os cristais de PNMT crescem em soluções não redutoras, duas ligações dissulfeto se formam entre as cisteínas 48 e 139 em cadeias opostas. Esta dimerização não tem efeito sobre a atividade catalítica da enzima.

Mecanismo

O PNMT catalisa a transferência de um grupo metil do SAM para a norepinefrina, convertendo-o em epinefrina. Ele age aproximando o cofator SAM e o substrato em estreita proximidade, de modo que o grupo metil reativo pode ser atacado pela amina primária da molécula de norepinefrina ou outro substrato de catecolamina . O grupo metil do SAM é muito reativo, portanto, a estrutura e o posicionamento da norepinefrina e do SAM são cruciais para o padrão de metilação correto do produto.

Enquanto o PNMT metilates norepinefrina no composto ativo epinefrina , a norepinefrina também pode ser metilada pela catecol-O-metil transferase (COMT), outra metiltransferase que adiciona um grupo metil em um local diferente, por sua vez produzindo o composto inativo metanefrina . As metiltransferases são muito comuns nas vias de síntese e desativação das catecolaminas.

O PNMT também está envolvido na biossíntese de traços de aminas N- metiladas : ele metaboliza fenetilamina em N- metilfenetilamina (um isômero posicional da anfetamina ), p - octopamina em sinefrina e p - tiramina em N- metiltiramina .

Vias biossintéticas para catecolaminas e traços de aminas no cérebro humano
A imagem acima contém links clicáveis
O PNMT desempenha um papel importante na biossíntese de vestígios de aminas e catecolaminas.

Regulamento

A expressão elevada de PNMT é uma das maneiras pelas quais a resposta ao estresse se retroalimenta positivamente. Um aumento nos hormônios do estresse ou impulsos nervosos devido ao estresse pode fazer com que o PNMT converta mais norepinefrina em epinefrina. Isso aumenta a potência do sistema de resposta às catecolaminas, aumentando a produção simpática e tornando a resposta ao estresse mais profunda.

O PNMT é conhecido por ser regulado por glicocorticóides produzidos na glândula adrenal . Uma forma de regular a expressão do PNMT é pela influência positiva da corticosterona na manutenção do mRNA do PNMT. Os glicocorticóides também mostraram aumentar a meia-vida biológica da enzima in vitro. Em animais que tiveram sua glândula pituitária removida, a adição de glicocorticóides aumenta significativamente a meia-vida das enzimas PNMT.

Níveis elevados de PNMT também podem ser desencadeados por impulsos nervosos esplâncnicos . Os impulsos nervosos aumentam a síntese de mRNA PNMT ao afetar certas sequências promotoras.

A imobilização sob estresse por algumas horas também demonstrou aumentar a atividade do PNMT em ratos. Este tratamento leva cerca de uma semana para manifestar uma diferença nos níveis de PNMT.

O SAM não apenas atua como um cofator para PNMT, mas também ajuda a estabilizar a enzima e aumentar a meia-vida, tornando-a mais resistente ao corte pela protease de tripsina .

Localização

A síntese de epinefrina e, portanto, a localização do PNMT, foi amplamente encontrada na medula adrenal ou na glândula adrenal da maioria das espécies. O PNMT foi localizado na maioria dos mamíferos adultos no citoplasma dessas células medulares.

Estudos mais recentes também mostram que o mRNA e a proteína do PNMT também são expressos em outras regiões do corpo. Certos tratos neurais, a retina e tanto nos átrios quanto nos ventrículos do coração estão agora sendo elucidados como locais de expressão de PNMT. A adrenalina é produzida em pequenos grupos de neurônios no cérebro humano que expressam PNMT; esses neurônios se projetam de um núcleo adjacente (ventrolateral) à área postrema e de um núcleo na região dorsal do trato solitário .

Doença

A função normal e os defeitos do PNMT estão associados a várias doenças e distúrbios.

Vitiligo

Níveis diminuídos de atividade do PNMT medidos pela epinefrina e norepinefrina são observados na pele de pacientes com vitiligo nos queratinócitos , que normalmente têm atividade mais alta do PNMT.

Intoxicação por etanol

Dois inibidores potentes de PNMT (LY134046 e LY78335) foram antagonistas de longa duração tanto da intoxicação por etanol quanto da sedação. Isso sugere um papel central que o PNMT e a epinefrina desempenham na síntese de etanol e sedação e intoxicação induzidas por pentobarbital .

doença de Alzheimer

A doença de Alzheimer também foi associada à redução da atividade humana PNMT nas regiões do cérebro mais associadas à degeneração da doença. Também houve associações significativas com polimorfismos PNMT e doença de Alzheimer de início precoce.

Inibição

Os inibidores clássicos de PNMT incluem benzimidazóis , quinolonas e purinas . A inibição também pode ser produzida pela adição de S-desoxiadenosil L-homocisteína , um substituto para o cofator SAM, que se assemelha a ele, mas não tem o grupo metil, portanto, nenhuma transferência de metil é possível.

Referências

links externos