In silico анализ влияния фосфорилирования на структуру стероид-гидроксилаз человека CYP17A1 И CYP19A1

С целью изучения влияния пост-трансляционных модификаций (ПТМ) на структуру и функции стероид-гидроксилаз человека CYP17A1 и CYP19A1 проведен анализ траекторий молекулярной динамики ферментов, содержащих модифицированные фосфогруппами аминокислотные остатки S258 (CYP17A1), T162 и Y361 (CYP19A1). Показано, что наличие ПТМ в структуре белка не приводит к значительным изменениям пространственной структуры ферментов и увеличивает общую стабильность белковой глобулы. Установлено, что фосфорилирование S258, T162 и Y361 оказывает влияние на интерфейс взаимодействия стероид-гидроксилаз с соответствующими донорами электронов путем уменьшения подвижности аминокислотных остатков, участвующих в формировании молекулярных комплексов с редокс-партнерами. Обнаружено, что фосфорилирование T162 (CYP19A1) приводит к уменьшению подвижности аминокислотных остатков, формирующих канал доступа субстрата в активный центр фермента. Полученные результаты проясняют механизм быстрой регуляции активности CYP17A1 и CYP19A1 человека посредством ПТМ.

1. Hall, P. F. Cytochrome P-450 C21scc: one enzyme with two actions: hydroxylase and lyase / P. F. Hall // J. Steroid Biochem. Mol. Biol. - 1991. - Vol. 40, N 4-6. - P. 527-532. https://doi.org/10.1016/0960-0760(91)90272-7

2. Aromatase cytochrome P450, the enzyme responsible for estrogen biosynthesis / E. R. Simpson [et al.] // Endocr. Rev. -1994. - Vol. 15, N 3. - P. 342-355. https://doi.org/10.1210/edrv-15-3-342

3. Sushko, T. A. Genetics, Structure, Function, Mode of Actions and Role in Cancer Development of CYP17 / T. A. Sushko, A. A. Gilep, S. A. Usanov // Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry. - 2014. - Vol. 14, N 1. - P. 66-76. https://doi. org/10.2174/187152061131300330

4. Meinhardt, U. The aromatase cytochrome P-450 and its clinical impact / U. Meinhardt, P. E. Mullis // Horm. Res. -2002. - Vol. 57, N 5-6. - P. 145-152. https://doi.org/10.1159/000058374

5. Antifungal Azole Derivatives and their Pharmacological Potential: Prospects & Retrospects / S. S. Sandhu [et al.] // Natural Products Journal. - 2014. - Vol. 4, N 2. - P. 140-152. https://doi.org/10.2174/221031550402141009100632

6. CYP17A1 inhibitor abiraterone, an anti-prostate cancer drug, also inhibits the 21-hydroxylase activity of CYP21A2 / J. Malikova [et al.] // J. Steroid. Biochem. Mol. Biol. - 2017. - Vol. 174. - P. 192-200. https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2017.09.007

7. Aromatase acetylation Patterns and Altered Activity in Response to Sirtuin Inhibition / D. Molehin [et al.] // Molecular Cancer Research. - 2018. - Vol. 16, N 10. - P. 1530-1542. https://doi.org/10.1158/1541-7786.mcr-18-0047

8. Posttranslational modification by an isolevuglandin diminishes activity of the mitochondrial cytochrome P450 27A1 / C. D. Charvet [et al.] // Journal of Lipid Research. - 2013. - Vol. 54, N 5. - P. 1421-1429. https://doi.org/10.1194/jlr.m035790

9. Proteomic Landscape of Aldosterone-Producing Adenoma / M. M. Swierczynska [et al.] // Hypertension. - 2019. -Vol. 73, N 2. - P. 469-480. https://doi.org/10.1161/hypertensionaha.118.11733

10. Hayashi, T. Post-translational dual regulation of cytochrome P450 aromatase at the catalytic and protein levels by phosphorylation/dephosphorylation / T. Hayashi, N. Harada // FEBS Journal. - 2014. - Vol. 281, N 21. - P. 4830-4840. https://doi.org/10.1111/febs.13021

11. Tee, M. K. Phosphorylation of Human Cytochrome P450c17 by p38a Selectively Increases 17,20 Lyase Activity and Androgen Biosynthesis / M. K. Tee, W. L. Miller // Journal of Biological Chemistry. - 2013. - Vol. 288, N 33. - P. 2390323913. https://doi.org/10.1074/jbc.m113.460048

12. Rapid estradiol/ERa signaling enhances aromatase enzymatic activity in breast cancer cells / S. Catalano [et al.] // Molecular Endocrinology. - 2009. - Vol. 23, N 10. - P. 1634-1645. https://doi.org/10.1210/me.2009-0039

13. Wang, Y.-H. Human cytochrome P450c17: single step purification and phosphorylation of serine 258 by protein kinase A / Y.-H. Wang, M. K. Tee, W. L. Miller // Endocrinology. - 2010. - Vol. 151, N 4. - P. 1677-1684. https://doi.org/10.1210/en.2009-1247

14. Post-Translational Regulation of CYP450s Metabolism As Revealed by All-Atoms Simulations of the Aromatase Enzyme / I. Ritacco [et al.] // J. Chem. Inf. Model. - 2019. - Vol. 59, N 6. - P. 2930-2940. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.9b00157

15. Adrenodoxin supports reactions catalyzed by microsomal steroidogenic cytochrome P450s / T. A. Pechurskaya [et al.] // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2007. - Vol. 353, N 3. - P. 598-604. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2006.12.047