СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЦИТОХРОМА P450 7B1 ЧЕЛОВЕКА С АМИНОКИСЛОТНОЙ ЗАМЕНОЙ Phe470Ile

С целью изучения влияния аминокислотной замены Phe470Ile, коррелирующей с возникновением спастической параплегии типа 5, на пространственную структуру цитохрома P450 7B1 человека построены компьютерные модели данного фермента и его варианта с соответствующей мутацией. Установлено, что Phe470 не влияет напрямую на каталитические свойства фермента в силу того, что он локализован далеко от активного центра фермента. Однако расположение 470 остатка в высоко консервативной области белка свидетельствует о его важной роли в формировании корректной пространственной структуры исследуемой стероид 7α-гидроксилазы. В частности, аминокислотная замена Phe470Ile приводит к увеличению жесткости и, как следствие этого, стабильности пространственной структуры CYP7B1, что может являться причиной изменения профиля гидроксилазной активности фермента по отношению к нейростероидам.

1. CYP7B1: one cytochrome P450, two human genetic diseases, and multiple physiological functions / A. R. Stiles [et al.] // J. Biol. Chem. – 2009. – Vol. 284, N 42. – P. 28485–28489. https://doi.org/10.1074/jbc.r109.042168

2. Structure and functions of human oxysterol 7alpha-hydroxylase cDNAs and gene CYP7B1 / Z. Wu [et al.] // J. Lipid. Res. – 1999. – Vol. 40, N 12. – P. 2195–2203.

3. Cyp7b1 catalyses the 7alpha-hydroxylation of dehydroepiandrosterone and 25-hydroxycholesterol in rat prostate / C. Martin [et al.] // Biochem. J. – 2001. – Vol. 355, N 2. – P. 509–515. https://doi.org/10.1042/bj3550509

4. Cyp7b, a novel brain cytochrome P450, catalyzes the synthesis of neurosteroids 7alpha-hydroxy dehydroepiandrosterone and 7alpha-hydroxy pregnenolone / K. A. Rose [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1997. – Vol. 94, N 10. – P. 4925–4930. https://doi.org/10.1073/pnas.94.10.4925

5. Immunohistochemical detection of the human cytochrome P4507B1: production of a monoclonal antibody after cDNA immunization / C. Trap [et al.] // J. Neuroimmunol. – 2005. – Vol. 159, N 1–2. – P. 41–47. https://doi.org/10.1016/j.jneuroim.2004.09.019

6. An endocrine pathway in the prostate, ERbeta, AR, 5alpha-androstane-3beta,17beta-diol, and CYP7B1, regulates prostate growth / Z. Weihua [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2002. – Vol. 99, N 21. – P. 13589–13594. https://doi. org/10.1073/pnas.162477299

7. Sequence alterations within CYP7B1 implicate defective cholesterol homeostasis in motor-neuron degeneration / M. K. Tsaousidou [et al.] // Am. J. Hum. Genet. – 2008. – Vol. 82, N 2. – P. 510–515. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2007.10.001

8. Identification of a new inborn error in bile acid synthesis: mutation of the oxysterol 7alpha-hydroxylase gene causes severe neonatal liver disease / K. D. Setchell [et al.] // J. Clin. Invest. – 1998. – Vol. 102, N 9. – P. 1690–1703. https://doi. org/10.1172/jci2962

9. Analysis of CYP7B1 in non-consanguineous cases of hereditary spastic paraplegia / R. Schule [et al.] // Neurogenetics. – 2009. – Vol. 10, N 2. – P. 97–104. https://doi.org/10.1007/s10048-008-0158-9

10. Dehydroepiandrosterone 7-hydroxylase CYP7B: predominant expression in primate hippocampus and reduced expression in Alzheimer’s disease / J. L. Yau [et al.] // Neuroscience. – 2003. – Vol. 121, N 2. – P. 307–314. https://doi.org/10.1016/ s0306-4522(03)00438-x

11. Regulation and expression of human CYP7B1 in prostate: overexpression of CYP7B1 during progression of prostatic adenocarcinoma / M. Olsson [et al.] // Prostate. – 2007. – Vol. 67, N 13. – P. 1439–1446. https://doi.org/10.1002/pros.20630

12. CYP7B expression and activity in fibroblast-like synoviocytes from patients with rheumatoid arthritis: regulation by proinflammatory cytokines / J. Dulos [et al.] // Arthritis Rheum. – 2005. – Vol. 52, N 3. – P. 770–778. https://doi.org/10.1002/ art.20950

13. Siam, A. Comparative modeling of 25-hydroxycholesterol-7alphahydroxylase (CYP7B1): ligand binding and analysis of hereditary spastic paraplegia type 5 CYP7B1 mutations / A. Siam, A. Brancale, C. Simons // J. Mol. Model. – 2011. – Vol. 18, N 2. – P. 441–453. https://doi.org/10.1007/s00894-011-1084-6

14. Structural and dynamic basis of human cytochrome P450 7B1: a survey of substrate selectivity and major active site access channels / Y. L. Cui [et al.] // Chemistry. – 2012. – Vol. 19, N 2. – P. 549–557. https://doi.org/10.1002/chem.201202627

15. Zhang, Y. I-TASSER server for protein 3D structure prediction / Y. Zhang // BMC Bioinformatics. – 2008. – Vol. 9, N 1. – P. 40. https://doi.org/10.1186/1471-2105-9-40

16. UCSF Chimera – a visualization system for exploratory research and analysis / E. F. Pettersen [et al.] // J. Comput. Chem. – 2004. – Vol. 25, N 13. – P. 1605–1612. https://doi.org/10.1002/jcc.20084

17. Human steroid and oxysterol 7α-hydroxylase CYP7B1: substrate specificity, azole binding and misfolding of clinically relevant mutants / A. V. Yantsevich [et al.] // FEBS J. – 2014. – Vol. 281, N 6. – P. 1700–1713. https://doi.org/10.1111/ febs.12733

18. Statistical analysis of the physical properties of the 20 naturally occurring amino acids / A. Kidera [et al.] // J. Prot. Chem. – 1985. – Vol. 4, N 1. – P. 23–55. https://doi.org/10.1007/bf01025492