Loading article…
| アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼ | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 2.1.1.4 | ||||||||
| CAS番号 | 9029-77-0 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
| |||||||||
| ASMT | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 識別子 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| エイリアス | ASMT、ASMTY、HIOMT、HIOMTY、アセチルセロトニン O-メチルトランスフェラーゼ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | OMIM : 402500、300015; MGI : 96090;ホモロジーン: 48261;ジーンカード：ASMT; OMA :ASMT - オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ウィキデータ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼ（ ASMTとも呼ばれる）は、メラトニン生合成の最終反応であるノルメラトニンをメラトニンに変換する反応を触媒する酵素です。この反応は、より一般的なトリプトファン代謝経路に組み込まれています。この酵素は、トリプトファン代謝の2番目の反応である5-ヒドロキシインドール酢酸から5-メトキシインドール酢酸への変換も触媒します。この反応を触媒するもう1つの酵素は、N-アセチルセロトニン-O-メチルトランスフェラーゼ様タンパク質です。[5]
ヒトでは、ASMT酵素は擬似常染色体 ASMT 遺伝子によってコードされています。X染色体とY染色体の短腕のエンドキャップの近くにコピーが存在します。[6] [7]
構造と遺伝子の位置
N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼは、 X染色体とY染色体の擬似常染色体領域に位置する遺伝子によってコード化された酵素であり、ヒトの松果体と網膜に最も多く存在します。 [8] N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼ の構造は、 X線回折によって決定されています。[9]
酵素の種類と機能
N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼは、トランスフェラーゼ、1炭素基転移酵素、メチルトランスフェラーゼの3種類の酵素機能グループに分類できます。[10]
この酵素はトリプトファン代謝経路の 2 つの反応を触媒し、どちらもセロトニンに由来します。セロトニンはこの経路で多くの運命をたどりますが、N-アセチルセロトニン O-メチルトランスフェラーゼはこれらの運命のうち 2 つで反応を触媒します。この酵素は、セロトニンからメラトニンへの経路の最終段階の触媒として最も研究されてきましたが、セロトニン → 5-メトキシインドール酢酸の多くの段階のプロセスにおける反応の 1 つも触媒します。
同義語
N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼの同義語は、ヒドロキシインドールO-メチルトランスフェラーゼ（HIOMT）、アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼ（ASMT）、アセチルセロトニンN-メチルトランスフェラーゼ、アセチルセロトニンメチルトランスフェラーゼ（Y染色体）である。 [10] 最も一般的に使用される同義語はヒドロキシインドールO-メチルトランスフェラーゼ（HIOMT）である。
生物
N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼは、原核生物と真核生物の両方に存在します。細菌Rhodopirellula balticaとChromobacterium violaceumに存在します。また、以下の真核生物にも存在します：Gallus gallus（ニワトリ）、Bos taurus（牛）、Homo sapiens（ヒト）、Macaca mulatta（アカゲザル）、Rattus norvegicus（ネズミ）。[10]
アミノ酸配列
Bos taurus（牛）には350個のアミノ酸[10]があり、アミノ酸配列は次の通りです。
MCSQEGEGYSLLKEYANAFMVSQVLFAACELGVFELLAEALEPLDSAAVSSHLGSSPGD RAATEHLCVPEAAASRREGRKSCVCKHGARQHLPGERQPQVPAGHAAVRGQDRLRLLAP PGEAVREGRNQYLKAFGIPSEELFSAIYRSEDERLQFMQGLQDVWRLEGATVLAAFDLS PFPLICDLGGGSGALAKACVSLYPGCRAIVFDIPGVVQIAKRHFSASEDERISFHEGDF FKDALPEADLYILARVLHDWTDAKCSHLLQRVYRACRTGGGILVIESLLDTDGRGPLTT LLYSLNMLVQTEGRERTPGRSTARSVGPAASETCGDGGRGEPTMLSWPGNQACSV
373個のアミノ酸を持つホモサピエンス（ヒト）の場合[10]、配列は次の通りです。
MGSSEDQAYRLLNDYANGFMVSQVLFAACELGVFDLLAEAPGPLDVAAVAAGVRASAHG TELLLDICVSLKLLKVETRGGKAFYRNTELSSDYLTTVSPTSQCSMLKYMGRTSYRCWG HLADAVREGRNQYLETFGVPAEELFTAIYRSEGERLQFMQALQEVWSVNGRSVLTAFDL SVFPLMCDLGGTRIKLETIILSKLSQGQKTKHRVFSLIGGAGALAKECMSLYPGCKITV FDIPEVVWTAKQHFSFQEEEQIDFQEGDFFKDPLPEADLYILARVLHDWADGKCSHLLE RIYHTCKPGGGILVIESLLDEDRRGPLLTQLYSLNMLVQTEGQERTPTHYHMLLSSAGF RDFQFKKTGAIYDAILARK
選択的スプライシング
ヒトHOIMT遺伝子は約35kbの長さで、9～10個のエクソンから構成されています。この遺伝子は選択的スプライシングにより少なくとも3つのアイソフォームを形成する可能性がありますが、これらのアイソフォームはいずれもメラトニンの生合成において同じ役割を果たしています。また、この遺伝子には複数のプロモーター領域が含まれていることがわかっており、これは複数の調節メカニズムが存在することを示しています。[7]
免疫細胞における発現
最近の研究では、ヒトのBリンパ球、ヘルパーTリンパ球、細胞傷害性Tリンパ球、ナチュラルキラーリンパ球にHOIMT遺伝子のメッセンジャーRNA （mRNA）転写産物が見つかりました。この発見は、HOIMT hnRNAの選択的スプライシングの研究と相まって、ヒドロキシインドールO-メチルトランスフェラーゼ（ N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼの同義語）が内分泌系や神経系の機能に加えて、ヒトの免疫系でも役割を果たしていることを示唆しています。言い換えれば、この遺伝子は体のさまざまな細胞でさまざまなアイソフォームで発現している可能性があります。[11]
触媒反応
トリプトファン代謝経路では、N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼが2つの別々の反応を触媒します。最初の反応（図2）は、N-アセチルセロトニンからN-アセチル-5-メトキシトリプタミンへの反応です。S-アデノシル-L-メチオニンが基質として使用され、S-アデノシル-L-ホモシステインに変換されます。[12] 図2 ： N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼによって触媒される反応
図3は上記と同じ反応ですが、この図は基質に加えてN-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼを使用して反応物がどのように生成物に進行するかをより明確に示しています。 [10]
図3：N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼの役割
トリプトファン代謝経路においてN-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼ
によって触媒される2番目の反応（図4）は、S-アデノシル-L-メチオニン+5-ヒドロキシインドール酢酸↔S-アデノシル-L-ホモシステイン+5-メトキシインドール酢酸である。[10]
図4 ： N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼによって触媒される2番目の反応
図5は、セロトニンからメラトニンへの反応経路のより一般的な図です。2.1.1.4という数字は、N-アセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼの酵素委員会番号（EC番号）を示しています。これらの2つのステップは、非常に複雑なトリプトファン代謝経路に組み込まれています。[13]
図5：セロトニン→メラトニンの経路
臨床的意義
腫瘍
松果体実質腫瘍（PPT）ではHIOMT遺伝子の発現が高いという証拠があります。この発見は、このような腫瘍の診断マーカーとして遺伝子発現の変化を研究することにつながっています。これらの腺におけるHIOMTの異常に高いレベルは、脳内にPPTが存在することを示すものとなる可能性があります。[14]
精神疾患
メラトニン濃度は気分障害の特性マーカーとして使用され、異常なメラトニン濃度を他の診断基準と組み合わせて使用することで、気分障害（季節性情動障害、双極性障害、大うつ病性障害など）が存在するかどうかを判断できます。メラトニン濃度は状態マーカーとしても使用でき、特定の時点での患者の病気の重症度に関する結論に貢献します。研究では松果体のヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼの量とメラトニン濃度の間に直接的な相関関係があることが示されているため、HIOMTに関する追加の知識は、これらの障害性障害の性質と発症に関する貴重な洞察を提供する可能性があります。[15]
発達障害
自閉症患者は対照群に比べてメラトニンとアセチルセロトニンO-メチルトランスフェラーゼ（ASMT）のレベルが有意に低いことがわかった。 [16]
連鎖解析
HIOMT遺伝子が位置する性染色体のPAR領域には高頻度多型が存在する。この領域の高頻度多型を持つ疾患遺伝子座の連鎖解析は、遺伝性疾患におけるこの遺伝子の役割に関する重要な情報につながる可能性がある。[17]
追加調査
メラトニン生合成経路における制限試薬としてのHIOMT
メラトニン生成におけるヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼの調節力については、これまで議論が続いてきた。2001年には、経路内の別の酵素であるN-アセチルトランスフェラーゼ（NAT）がメラトニン生成の制限因子であると主張された。[18] しかし、最近の研究結果では、NATではなくHIOMTが制限因子であることが示唆されており、HIOMTの発現とメラトニンレベルの間には直接的な相関関係があることが示されている。[19]
参照
参考文献
- ^ abc GRCh38: Ensembl リリース 89: ENSG00000196433 – Ensembl、2017 年 5 月
- ^ abc GRCm38: Ensembl リリース 89: ENSMUSG00000093806 – Ensembl、2017 年 5 月
- ^ 「Human PubMed Reference:」。国立生物工学情報センター、米国国立医学図書館。
- ^ 「マウス PubMed リファレンス:」。国立生物工学情報センター、米国国立医学図書館。
- ^ Kanehisa M.; Goto S.; Hattori M.; Aoki-Kinoshita KF; Itoh M.; Kawashima S.; Katayama T.; Araki M.; Hirakawa M.; et al. (2006). 「ゲノミクスから化学ゲノミクスへ: KEGG における新たな展開」Nucleic Acids Res . 34 (90001): D354–357. doi :10.1093/nar/gkj102. PMC 1347464 . PMID 16381885. [トムソンのウェブサイトのコメントも参照]
- ^ Donohue SJ、Roseboom PH、Illnerova H、Weller JL、Klein DC (1993 年 10 月)。「ヒトヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼ: cDNA クローンおよび松果体 mRNA における LINE-1 フラグメントの存在」。DNA Cell Biol . 12 (8): 715–27. doi :10.1089/dna.1993.12.715. PMID 8397829。
- ^ ab Rodriguez IR、Mazuruk K、Schoen TJ、Chader GJ (1994年12月)。「ヒトヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼ遺伝子の構造解析。2つの異なるプロモーターの存在」。J . Biol. Chem . 269 (50): 31969–77. doi : 10.1016/S0021-9258(18)31790-3 . PMID 7989373。
- ^ オンラインメンデル遺伝学（OMIM）：x染色体ASMT - 300015
- ^ Botros HG、Legrand P、Pagan C、Bondet V、Weber P、Ben-Abdallah M、他 (2013 年 1 月)。「メラトニン合成経路の最後の酵素であるヒト ASMT の結晶構造と機能マッピング」。Journal of Pineal Research。54 ( 1): 46–57。doi :10.1111/ j.1600-079x.2012.01020.x。PMID 22775292。S2CID 205836404 。
- ^ abcdefg KEGGパスウェイデータベースの酵素2.1.1.4 。
- ^ Pozo D、García-Mauriño S、Guerrero JM、Calvo JR (2004 年 8 月)。「ヒト免疫細胞のさまざまな集団における核受容体 RZR/RORalpha、メラトニン膜受容体 MT、およびヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼの mRNA 発現」。J . Pineal Res . 37 (1): 48–54. doi :10.1111/j.1600-079X.2004.00135.x. PMID 15230868. S2CID 22197004。
- ^ Caspi R、Foerster H、Fulcher CA、Hopkinson R、Ingraham J、Kaipa P、Krummenacker M、Paley S、Pick J、Rhee SY、Tissier C、Zhang P、Karp PD (2006 年 1 月)。「MetaCyc: 代謝経路と酵素の多生物データベース」( PDF ) 。Nucleic Acids Res。34 (データベース号): D511–6。doi :10.1093/nar/gkj128。PMC 1347490。PMID 16381923。
- ^ Maltsev N、Glass E、Sulakhe D、Rodriguez A、Syed MH、Bompada T、Zhang Y、D'Souza M (2006 年 1 月)。「PUMA2 - ゲノムと代謝経路のグリッドベースのハイスループット解析」。Nucleic Acids Res . 34 (データベース号): D369–72。doi :10.1093/nar/gkj095。PMC 1347457。PMID 16381888 。
- ^ Fèvre-Montange M、Champier J、Szathmari A、Wierinckx A、Mottolese C、Guyotat J、Figarella-Branger D、Jouvet A、Lachuer J (2006 年 7 月)。「マイクロアレイ解析により、松果体領域の腫瘍における異なる遺伝子発現パターンが明らかに」。J . Neuropathol. Exp. Neurol . 65 (7): 675–84. doi : 10.1097/01.jnen.0000225907.90052.e3 . PMID 16825954。
- ^ Srinivasan V、Smits M、Spence W、Lowe AD、Kayumov L、Pandi-Perumal SR、Parry B、Cardinali DP (2006)。「気分障害におけるメラトニン」。World J. Biol . Psychiatry。7 ( 3 ): 138–51。doi : 10.1080/15622970600571822。PMID 16861139。S2CID 21794734 。
- ^ 「遺伝子研究により、自閉症における睡眠ホルモンの役割が明らかに」2011年11月13日。
- ^ Yi H、Donohue SJ、Klein DC、McBride OW（1993年2月）。「ヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼ遺伝子の擬似常染色体領域への局在：精神疾患のマッピングへの影響」。Hum . Mol. Genet . 2（2）：127–31。doi ：10.1093/ hmg /2.2.127。PMID 8098975 。
- ^ Djeridane Y、Touitou Y (2001年4 月)。「慢性ジアゼパム投与はラットの松果体とハーダー腺におけるメラトニン合成に異なる影響を及ぼす」。Psychopharmacology。154 ( 4 ) : 403–7。doi :10.1007/s002130000631。PMID 11349394。S2CID 22918068 。
- ^ Reiter RJ、Tan DX、Terron MP、Flores LJ、Czarnocki Z (2007)。「メラトニンとその代謝物：その生成とラジカル消去作用に関する新たな知見」（PDF）。Acta Biochim. Pol . 54 (1): 1–9。doi ：10.18388/ abp.2007_3264。PMID 17351668。
さらに読む
- 伊藤 MT、保坂 孝、三室 孝、他 (2003)。「性腺刺激ホルモン放出ホルモンは、in vitro で雌ラットの松果体におけるメラトニン放出を増加させる」。Horm . Metab. Res . 35 (3): 153–7. doi :10.1055/s-2003-39076. PMID 12734775. S2CID 22082149.
- Ross MT、 Grafham DV、Coffey AJ 、他 (2005)。「ヒトX染色体のDNA配列」。Nature 434 ( 7031 ): 325–37。Bibcode :2005Natur.434..325R。doi : 10.1038 /nature03440。PMC 2665286。PMID 15772651。
- Fukuda T, Akiyama N, Ikegami M, et al. (2010). 「ヒト中枢神経系および松果体実質細胞腫瘍におけるヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼ酵素の発現」J. Neuropathol. Exp. Neurol . 69 (5): 498–510. doi : 10.1097/NEN.0b013e3181db7d3c . PMID 20418777.
- Donohue SJ、Roseboom PH、Illnerova H、他 (1993)。「ヒトヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼ：cDNAクローンおよび松果体mRNAにおけるLINE-1フラグメントの存在」。DNA Cell Biol . 12 (8): 715–27. doi :10.1089/dna.1993.12.715. PMID 8397829。
- Toma C, Rossi M, Sousa I, et al. (2007). 「ASMT は自閉症スペクトラム障害の感受性遺伝子か? ヨーロッパ人集団における再現研究」Mol. Psychiatry . 12 (11): 977–9. doi :10.1038/sj.mp.4002069. PMID 17957233. S2CID 20794666.
- Gerhard DS、Wagner L、Feingold EA、他 (2004)。「NIH 完全長 cDNA プロジェクトの現状、品質、拡大: 哺乳類遺伝子コレクション (MGC)」。Genome Res . 14 (10B): 2121–7. doi :10.1101/gr.2596504. PMC 528928. PMID 15489334 。
- Jonsson L、Ljunggren E、Bremer A、他 (2010)。「自閉症スペクトラム障害患者におけるメラトニン関連遺伝子の変異スクリーニング」。BMC Med. Genom . 3:10 . doi : 10.1186/1755-8794-3-10 . PMC 3020629. PMID 20377855 。
- Holt R、Barnby G、 Maestrini E 、他 (2010)。「ヨーロッパ人集団における自閉症スペクトラム障害の連鎖および候補遺伝子研究」。European Journal of Human Genetics。18 ( 9): 1013–1019。doi :10.1038/ejhg.2010.69。PMC 2987412。PMID 20442744。
- Gałecki P、Szemraj J、Bartosz G、Bieńkiewicz M、他 (2010)。「再発性うつ病におけるメラトニン合成速度制限酵素の1塩基多型とmRNA発現」。J . Pineal Res . 48 (4): 311–7. doi :10.1111/j.1600-079X.2010.00754.x. PMID 20433639. S2CID 24963323。
- Yi H、Donohue SJ、Klein DC、McBride OW (1993)。「ヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼ遺伝子の擬似常染色体領域への局在：精神疾患のマッピングへの影響」。Hum . Mol. Genet . 2 (2): 127–31. doi :10.1093/hmg/2.2.127. PMID 8098975。
- Sato T, Deguchi T, Ichikawa T, et al. (1991). 「ウシ上視床下部におけるヒドロキシインドール O-メチルトランスフェラーゼ合成細胞の局在：免疫細胞化学および in-situ ハイブリダイゼーション」Cell Tissue Res . 263 (3): 413–8. doi :10.1007/BF00327275. PMID 1878930. S2CID 7189534.
- Strausberg RL、Feingold EA、Grouse LH、他 (2002)。「15,000 を超える完全長のヒトおよびマウス cDNA 配列の生成と初期分析」。Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 99 ( 26): 16899–903。Bibcode : 2002PNAS ... 9916899M。doi : 10.1073/ pnas.242603899。PMC 139241。PMID 12477932。
- Rodriguez IR、Mazuruk K、Schoen TJ、Chader GJ (1994)。「ヒトヒドロキシインドール-O-メチルトランスフェラーゼ遺伝子の構造解析。2つの異なるプロモーターの存在」。J . Biol. Chem . 269 (50): 31969–77. doi : 10.1016/S0021-9258(18)31790-3 . PMID 7989373。
- Stefulj J、Hörtner M、Ghosh M、他 (2001)。「ラットの松果体外組織におけるメラトニン合成の主要酵素の遺伝子発現」。J . Pineal Res . 30 (4): 243–7. doi :10.1034/j.1600-079X.2001.300408.x. PMID 11339514. S2CID 5800718.
- Melke J、Goubran Botros H、Chaste P、et al. (2008)。「自閉症スペクトラム障害における異常なメラトニン合成」。Mol . Psychiatry . 13 (1): 90–8. doi :10.1038/sj.mp.4002016. PMC 2199264. PMID 17505466 。
外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学件名標目(MeSH)にあるアセチルセロトニン + N-メチルトランスフェラーゼ
- 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)における ASMTL+タンパク質、+ヒト
- UCSC ゲノム ブラウザのヒト ASMT ゲノムの位置と ASMT 遺伝子の詳細ページ。