APRT

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紹介

APRTは、アデニンから5'-アデノシンを回収するプリン修復酵素です。APRT欠損症では、アデニンがキサンチン脱水素酵素（キサンチンオキシダーゼとも呼ばれる）によってDHAに置き換えられ、これは腎臓によって排除されますが、尿中ではほとんど不溶性であり、腎尿細管に沈着し、閉塞性腎症および結晶性腎症を引き起こします。

構造

APRTは、モノマーあたり179のアミノ酸残基を持つホモ二量体です。残基A131、L159、V25およびR27は、ヒトAPRTにおけるプリン特異性に重要です。反応物アデニンとPRPPを持つAPRTの触媒部位が解明されました。フードはプリン特異性に重要であると考えられており、柔軟なループは活性部位内の分子を保持していると考えられています。コアは多くのAPRTで高度に保存されています。アデニン結合部位を含むフードは、酵素ファミリー内でより多くの変異性を持っています。A13残基モチーフはPRPP結合領域を含み、2つの隣接する酸性残基と少なくとも1つの周囲の疎水性残基を含みます。

図1. APRTの構造。

機能

APRTは、プリン塩基を対応するヌクレオチドに変換するMg²⁺-依存的な反応を触媒します。これらは、植物、哺乳類、寄生原虫を含むさまざまな生物に見られます。APRTは、ミトコンドリアマトリックスで酸化的リン酸化によって生成されたATPを内膜を介してミトコンドリアに輸送し、その後、ADPをミトコンドリアからミトコンドリアに輸送します。したがって、APRTはミトコンドリアのエネルギー生産プロセスを細胞のエネルギー消費プロセスに結びつけるだけでなく、組織細胞のエネルギー生産にも影響を与え、ひいては組織細胞の機能にも影響を与えます。

メカニズム

APRTは、三量体複合体の形成を伴う二重順序の連続メカニズムによって進行します。酵素は最初にPRPPに結合し、その後アデニンに結合します。ホスホリボシル転送が行われた後、最初にピロリン酸が離れ、その後AMPが離れます。動力学的研究により、ホスホリボシル転送は比較的速い一方で、生成物の放出（特にAMP）は速度制限であることが示されています。ヒトAPRTでは、アデニンのN9プロトンがGlu104によって抽出され、酸素-炭素遷移状態が形成されます。これは求核試薬として機能し、PRPPのヘテロカプシド炭素を攻撃し、AMPを形成し、PRPPからピロリン酸を置換します。APRTのメカニズムは、一般的に他のAPRTのメカニズムと一致しており、SN1またはSN2攻撃において窒素求核試薬を使用してPRPPからα-1-ピロリン酸を置換する能力を保持しています。

疾患

APRT欠損症（APRTD）は、APRT遺伝子の変異によるまれな常染色体劣性代謝障害です。APRTは、アデニンと5-ホスホリボシル-1-ピロリン酸から5'-アデノシン一リン酸（5'-AMP）とピロリン酸（PP）を形成する反応を触媒するプリン代謝酵素です。完全なAPRT欠損症の患者では、アデニンがキサンチンオキシダーゼ（XO）によって非常に不溶性で腎毒性のある誘導体である2,8-ジヒドロキシアデニン（2,8-DHA）に酸化され、尿路結石症および腎不全を引き起こします。APRT遺伝子は16q24染色体上に位置し、約2.6 kbの長さで、5つのエクソンと4つのイントロンを含み、180のアミノ酸残基からなるタンパク質をコードしています。ヒト酵素は、赤血球を含むさまざまな細胞型に存在し、約19.481 Daの分子量を持つ2つの同一のサブユニット種からなるホモ二量体です。現在、代替スプライシングによって生成される2つのアイソフォームがあります：アイソフォーム1（P07741-1）とアイソフォーム2（P07741-2）；アイソフォーム1は「標準的な」ものと見なされています。