ALOX15

ALOX15およびAlox15酵素は、非ヘム鉄含有ジオキシゲナーゼである。これらは一般的に分子状酸素Oの付加を触媒する。_{2 は}、多価不飽和脂肪酸のペルオキシとして、2 つの炭素-炭素二重結合、ヒト ALOX15 の場合、PUFA のメチル末端の最後のオメガ (つまり ω) 炭素から逆方向に番号を振ったときに、炭素 10 と 9 および 7 と 6 の間に位置します (これらの炭素は、ω-10 および ω-9 および ω-7 および ω-6 とも呼ばれます)。ω-13 と ω-12 の炭素間に 3 番目の炭素-炭素二重結合を持たない PUFA では、ヒト ALOX15 は ω-6 ペルオキシ中間体を形成します。この 3 番目の二重結合を持つ PUFA では、ヒト ALOX15 は ω-6 ペルオキシ中間体だけでなく、少量の ω-9 ペルオキシ中間体も形成します。対照的に、げっ歯類 Alox15 酵素は、ほぼ ω-9 ペルオキシ中間体のみを生成します。同時に、ALOX15およびげっ歯類のAlox15酵素は、炭素-炭素二重結合を再配置して、1S-ヒドロキシ-2E,4Z-ジエン配置にします。ALOX15およびAlox15酵素は、高い立体特異性S立体異性体に配置する生成物を形成します。 ^{[ 12 ]}

ヒトALOX15は、ペルオキシPUFA中間体を3原子環を持つ環状エーテル、すなわち水分子によって攻撃されてエポキシヒドロキシPUFA生成物を形成するエポキシド中間体に変換することもできます。[ ^{6 ] Eoxins}は、ex vivoヒト血管内皮モデルシステムで血管透過性を刺激します。 ^{[ 13 ]}

ALOX15によって生成されるアラキドン酸のPUFAエポキシドであるエオキシンA4は、グルタチオンと結合してエオキシンB4を形成することもあり、この生成物はさらに代謝されてエオキシンC4およびエオキシンD4になる。^{[ 6 ]}

アラキドン酸（AA）は炭素5-6、8-9、11-12、および14-15の間に二重結合を持ち、これらの二重結合はトランスまたはE配置ではなくシスまたはZ配置です。ALOX15はAAの炭素15、そして程度は低いものの12にヒドロペルオキシ残基を付加して、15( S )-ヒドロペルオキシ-5Z , 8Z ,11Z , 13E-エイコサテトラエン酸（15( S )-HpETE）と12( S )-ヒドロペルオキシ-5Z , 8Z ,10E , 14Z-エイコサテトラエン酸（12( S )-HpETE）を形成します。精製された酵素は、15( S )-HpETEと12( S )-HpETEを約4～9対1の比率で生成する。 ^{[ 14 ]}両方の生成物は、遍在する細胞性グルタチオンペルオキシダーゼ酵素によって、対応するヒドロキシアナログである15( S )-HETEと12( S )-HETEに迅速に還元される可能性がある。15( S )-HpETEと15( S )-HETEは、ロイコトリエンB4受容体2に結合して活性化し、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体γを活性化し、高濃度では細胞に毒性のある活性酸素種を生成させる。これらの効果の1つ以上が、炎症反応を促進したり、様々な種類のヒト癌細胞株の増殖を変化させたり、様々な種類の血管を収縮させたり、肺動脈や肝臓の病理学的線維化を刺激したりする能力に少なくとも部分的に関与している可能性がある（15-ヒドロキシエイコサテトラエン酸§15 (S)-HpETEおよび15(S)-HETEを参照）。15( S )-HpETEおよび15( S )-HETEは膜リン脂質にエステル化され、そこに貯蔵され、細胞刺激中に放出される可能性がある。この処理の一側面として、2つの生成物は赤血球の成熟中にミトコンドリア膜リン脂質に徐々にエステル化され、それによってマウスにおいてミトコンドリアの分解と赤血球前駆細胞の成熟のシグナルとして機能する可能性がある。この経路は他の2つのミトコンドリア除去経路と並行して機能するため、マウス赤血球の成熟には必須ではないと思われる。^{[ 6 ]} 

15-( S )-HpETEおよび15( S )-HETEは、以下のような様々な生物活性物質にさらに代謝される可能性がある。

• Lipoxin (LX)A4, LXB4, AT-LXA4, and AT-LXB4; these metabolites are members of the specialized pro-resolving mediator class of anti-inflammatory agents that contribute to the resolution of inflammatory responses and inflammation-based diseases in animal models and, potentially, humans.
• Hepoxilin isomers (e.g. 11S-hydroxy-14S,15S-epoxy-5Z,8Z,12E-eicosatrienoic acid (14,15-HxA3) and 13R-hydroxy-14S,15S-epoxy-5Z,8Z,11Z-eicosatrienoic acid (14,15-HxB3)) which may contribute to the regulation of inflammation responses and insulin secretion.
• Eoxins (e.g. eoxin C4, 14,15-eoxin D4, and eoxin E4) which have pro-inflammatory actions and contribute to severe asthma, aspirin-exacerbated respiratory disease attacks, and other allergy reactions; they may also be involved in the pathology of Hodgkins disease.
• Poxytrin 8(S),15(S)-dihydroxy-5Z,9E,11Z,13E-eicosatetraenoic acid (8(S),15(S)-diHETE), an inhibitor of human platelet aggregation.
• 5(S),15(S)-Dihydroxy-6Z,8E,11E,13Z-eicosatetraenoic acid (5(S),15(S)-diHETE) and its 5-ketone analog, 5-oxo-15(S)-hydroxy-ETE. These are weak and potent, respectively, stimulators of human eosinophil, neutrophil, and monocytechemotaxis and thereby possible contributors to human allergic and non-allergic inflammation responses (see 5-Hydroxyeicosatetraenoic acid §§ Inflammation​ and Allergy).
• 15-Oxo-ETE which inhibits the growth of cultured human umbilical vein endothelial cells and various human cancer cell lines; it is also has activities on THP1 cell line cells suggesting that it might act as an inhibitor of inflammatory and oxidative stress reactions (see 15-Hydroxyeicosatetraenoic acid § 15-Oxo-ETE).

ALOX15の副産物である12-( S )-HpETEと12( S )-HETEは、幅広い活性を有する。これらの化合物の一方または両方は、2つのGタンパク質共役受容体であるGPR31とロイコトリエンB4受容体2に結合して活性化することにより細胞を刺激する。12 ( S )-HETEは、トロンボキサン受容体に結合するが刺激しないことにより受容体拮抗薬としても作用し、トロンボキサンA2とプロスタグランジンH2の作用を阻害する（ 12-ヒドロキシエイコサテトラエン酸§受容体標的と作用機序を参照）。これらの受容体指向性作用の少なくとも部分的な結果として、ALOX15の2つの産物の一方または両方は、動物モデルにおいて炎症促進作用、糖尿病誘発作用、血管拡張作用を示し、培養ヒト癌細胞において癌促進作用を示す。およびその他の作用（12-ヒドロキシエイコサテトラエン酸§活性と臨床的意義の可能性を参照）。これら2つの生成物は、さらに代謝されて、以下のような様々な生物活性物質になります。  

• ヘポキシリンA3とヘポキシリンB3、およびそれぞれのトリヒドロキシ代謝物であるトリオキシリンA3とトリオキシリンB3。これらの代謝物は、抗炎症作用、血管拡張作用、疼痛知覚促進作用、細胞における酸化ストレスの軽減作用、および動物モデル系におけるインスリン分泌促進作用を有することが報告されている（ヘポキシリンの項を参照）。
• 12-オキソ-ETEは、12( S )-HETEとともにロイコトリエンB4受容体であるロイコトリエンB4受容体2（BLT2）を活性化するが、ロイコトリエンB4受容体1（BLT1）は活性化しない。このことから、12-オキソ-ETEがBLT2が制御する炎症促進作用やその他の作用に寄与する可能性が考えられる（12-ヒドロキシエイコサテトラエン酸§ 炎症と炎症性疾患およびロイコトリエンB4受容体2 ^{[ 15 ]}を参照）。

ヒトALOX15はドコサヘキサエン酸（DHA）を17S-ヒドロキシ-4Z , 7Z , 10Z , 13Z , 15E , 19Z-ドコサヘキサエン酸（17S-HpDHA）と17S-ヒドロキシ-4Z,7Z,10Z,13Z,15E,19Z-ドコサヘキサエン酸（ 17S - HDHA ）に代謝する。[ 16 ]これらの生成物の一方^{または両方は}、培養中のヒト乳腺細胞株および前立腺細胞株の増殖を刺激し、17S-HDHAは強力な特殊プロレゾルビン活性を有する（特殊プロレゾルビン§DHA由来レゾルビンを参照）。[17][18][19][20] これらの生成物の一方または両方は、さらに酵素的^{に代謝されて以下になる可能性がある}。 

• レゾルビンD (RvD)、すなわち RvD-1、RvD2、RvD3、RvD4、RvD5、RvD6、およびプロテクチン D (PD)、すなわち PD1、PDX、20-ヒドロキシ-PD1、17-エピ-PD1、および 10-エピ-PD1 (ニューロプロテクチン D1および特殊プロレゾルビンメディエーター §  DHA 由来プロテクチン/ニューロプロテクチンを参照)。これらの製品は、特殊プロレゾルビンメディエーター代謝産物クラスに属し、そのクラスに共通する幅広い活性を有しています。

ヒトALOX15はエイコサペンタエン酸を15S-ヒドロペルオキシ-5Z,8Z,11Z,13E,17E-エイコサペンタエン酸（15S-HpEPA）および15S-ヒドロキシ-5Z,8Z,11Z,13E,17E-エイコサペンタエン酸（15S-HEPA）に代謝します。15S - HEPAは細胞内でALOX5依存性の炎症促進性メディエーターであるLTB4の産生を阻害し、抗炎症作用を発揮する可能性があります。^{[ 21 ]}これらの生成物はさらに代謝されて次のものになります。

• レゾルビンE3は、抗炎症作用を持つ特殊なプロレゾルビンメディエーターです（「特殊なプロレゾルビンメディエーター」§  「EPA由来レゾルビン、すなわちRvE」を参照）。

ヒト細胞およびマウス組織は、n-3ドコサペンタエン酸（すなわち、7Z , 10Z , 13Z , 16Z , 19Z-ドコサペンタエン酸、またはクルパノドン酸）を代謝して、特殊なプロレゾルビンメディエーターとして分類される一連の生成物を生成する。ドコサヘキサエン酸の代謝によるレゾルビンDへの類似性に基づき、15-リポキシゲナーゼ（ヒトではおそらくALOX15）がこの代謝に関与していると考えられている。これらの生成物はn-3レゾルビンD（RvD _n-3）と呼ばれ、以下の通りである。

• RvD1 _n-3、RvD2 _n-3、およびRvD3 _n-3。これらの製品はそれぞれ強力な抗炎症作用を有します（特殊プロレゾルビンメディエーター§n  -3 DPA由来レゾルビンを参照）。

ヒト15-LOX-1は、主要基質としてアラキドン酸よりもリノール酸を好み、炭素13で酸素化して13( S )-ヒドロペルオキシ-9Z , 11E-オクタデセン酸（13-HpODEまたは13( S )-HpODE）を生成し、その後、対応するヒドロキシ誘導体である13( S )-HODEまたは13-HODEに還元される（13-ヒドロキシオクタデカジエン酸を参照）。 13( S )-HpODEに加えて、マウス12/15-LOXやダイズ15-LOXなどの非ヒト15-LOX1オルソログは、リノール酸を9-ヒドロペルオキシ-10E,12Z-オクタデセン酸（9-HpODEまたは9(S)-HpODE）に代謝し、これは速やかに9( S )-HODE（9-HODE）に変換される（ 9-ヒドロキシオクタデカジエン酸を参照）。^{[ 22 ] [ 23 ]} 13( S )-HODEは、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体、TRPV1受容体、およびヒトGPR132受容体を介して作用し、単球成熟、脂質代謝、および神経活性化に関連するさまざまな応答を刺激する（13-ヒドロキシオクタデカジエン酸§ 活性を参照）。 9( S )-HODEは酸化ストレスを伴う疾患のマーカーであり、この疾患だけでなく、疼痛知覚や動脈硬化にも寄与する可能性がある（9-ヒドロキシオクタデカジエン酸§9 -HODEの 生物学的および臨床的関連性を参照）。2つのHODEはさらに代謝されてケトン体である13-オキソ-9Z , 11E-オクタデセン酸と9-オキソ-10E , 12Z-オクタデセン酸になる。これらのケトン体は、動脈硬化、アルツハイマー病、脂肪性肝炎、その他の病態の炎症成分のバイオマーカーおよび寄与因子として関与している可能性がある。 ^{[ 24 ]}

ヒト好中球は、おそらくALOX 15を使用して、ジホモ-γ-リノレン酸（8 Z、11 Z、14 Z -エイコサトリエン酸）を15 S -ヒドロペルオキシ-8 Z、11 Z、13 E -エイコサトリエン酸と15 S -ヒドロキシ-8 Z、11 Z、13 E -エイコサトリエン酸（15 S -HETrE）に代謝します。15 S -HETrEは抗炎症活性を有します。^{[ 21 ] [ 25 ]}

動物モデルを用いた膨大な数の研究により、15-LOX-1とそのリポキシン、レゾルビン、プロテクチン代謝物（「特殊炎症解消メディエーター」を参照）が、歯周炎、腹膜炎、敗血症、その他の病原体誘発性炎症反応を含む様々な炎症性疾患、湿疹、関節炎、喘息、嚢胞性線維症、アテローム性動脈硬化症、脂肪組織の炎症、糖尿病やメタボリックシンドロームに関連する肥満で発生するインスリン抵抗性、アルツハイマー病を抑制、制限、解消することが示唆されている。^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]} これらの研究はまだヒトの疾患に応用できることは示されていませんが、天然の類似体とは異なり、代謝による不活性化に対して比較的耐性のある第一世代および第二世代の合成レゾルビンおよびリポキシンが作られ、動物モデルで炎症抑制剤としてテストされています。^{[ 32 ]} これらの合成類似体は、引用したヒトの炎症性疾患の治療に臨床的に有用であることが証明される可能性があります。

15-LOX-1の代謝作用は、ω-3多価不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸とドコサヘキサエン酸を17-HpDHA、17-HDHA、レゾルビン、プロテクチンに代謝することで、食事由来のω-3多価不飽和脂肪酸、特に魚油が炎症、炎症関連疾患、および特定のがんを改善するメカニズムの一つであると考えられている。^{[ 11 ] [ 27 ]}

15-LOX-1とその代謝産物である5-オキソ-15-ヒドロキシ-ETEおよびエオキシンは、ヒトのアレルゲン誘発性喘息、アスピリン誘発性喘息、およびおそらく他のアレルギー疾患の潜在的な原因物質であり、したがって将来の研究および治療の標的となる可能性が示唆されている。^{[ 33 ] [ 34 ]}

大腸がん、乳がん、腎臓がんでは、15-LOX-1 レベルはがんの正常組織と比較して低いか存在しないか、またはがんの進行に伴ってこれらのレベルが急激に低下します。^{[ 10 ] [ 27 ] [ 35 ]} これらの結果、およびマウスの大腸がんにおける 15-LOX-1 トランスジーン研究^{[ 36 ]}は、15-LOX-1 が腫瘍抑制因子であることを示唆していますが、証明はしていません^{[ 37 ]}。

15-LOX-1は、ω-3多価不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸とドコサヘキサエン酸をリポキシンとレゾルビンに代謝することにより、食事由来のω-3多価不飽和脂肪酸、特に魚油が特定のがんの発生率や進行を抑制するメカニズムの一つであると考えられている。^{[ 27 ]} 実際、ドコサヘキサエン酸が培養ヒト前立腺癌細胞の増殖を阻害する能力は、これらの細胞による 15-LOX-1 の発現に完全に依存しており、この酵素が 17(S)-HpETE、17(S)-HETE、および/またはプロテクチン DX (10S、17S-ジヒドロキシ-4Z、7Z、11E、13Z、15E、19Z-ドコサヘキサエン酸) の異性体などのドコサヘキサエン酸代謝産物を生成することによるものと思われる^{[ 11 ] [ 16 ]}

Kelavkarらは、15-LO-1の異常な過剰発現がヒトPCa、特に高悪性度PCa、および高悪性度前立腺上皮内腫瘍（HGPIN）で発生し、マウス相同遺伝子がLADYやトランスジェニックマウス前立腺腺癌などのSV40ベースの遺伝子改変マウス（GEM）モデルで増加していることを示した。h15-LO-1（ヒトPCaおよびHGPINで過剰発現している遺伝子）をマウス前立腺に標的過剰発現させるだけで、上皮増殖とmPINの発達を促進するのに十分である。これらの結果は、15-LO-1が前立腺腫瘍の開始に役割を果たし、食事療法やその他の予防戦略の早期標的となることを支持している。FLiMPマウスモデルは、他のGEMモデルとの交配にも有用であり、PCaの進行に必要な分子変化の組み合わせをさらに明確にすることができるはずである。^{[ 38 ]}