Rodzina białek triady histydynowej (HIT)  aktywność
enzymatyczna a funkcja biologiczna
STRESZCZENIE
odzina HIT to grupa białek charakteryzujących się obecnością w sekwencji motywu tria-
Agnieszka Krakowiak*
Rdy histydynowej His-X-His-X-His-X-X (gdzie X oznacza resztÄ™ aminokwasu hydrofobo-
wego), który jest enzymatycznym centrum katalitycznym. Jako enzymy, białka te wykazują
Izabela Fryc
aktywność hydrolaz bądz
transferaz nukleotydylowych, a mutacja drugiej histydyny w tria-
dzie powoduje utratę ich właściwości enzymatycznych. Białka HIT występują powszechnie
we wszystkich organizmach i podzielone zostały na 5 podklas, z których główni reprezen-
Zakład Chemii Bioorganicznej, Centrum Ba-
tanci to ludzkie białka: HINT1, FHIT, Aprataksyna (APTX), GALT i DCPS. Ponieważ ortolo-
dań Molekularnych i Makromolekularnych
gi HINT1, należącego do najstarszej ewolucyjnie gałęzi, występują zarówno w organizmach
Polskiej Akademii Nauk, A
ódz

prokariotycznych jak i eukariotycznych, można zauważyć, że motyw HIT został zachowany
w procesie ewolucji. Oznacza to, iż aktywność enzymatyczna jest w jakiś sposób niezbęd-
*
Zakład Chemii Bioorganicznej, Centrum
na do pełnienia funkcji fizjologicznej tych białek. Jednakże w niektórych przypadkach, np.
Badań Molekularnych i Makromolekularnych
HINT1 i FHIT, związek pomiędzy pełnioną funkcją a wykazywaną aktywnością enzyma-
Polskiej Akademii Nauk, ul. Sienkiewicza 112,
tyczną pozostaje niejasny. W niniejszym opracowaniu podkreślono poznane dotychczas
90-363 A
ódz
; (42) 680 32 72, e-mail: akrakow@
powiązania pomiędzy funkcją biologiczną a aktywnością enzymatyczną 7 białek z rodziny
bio.cbmm.lodz.pl
HIT, występujących u człowieka.
Artykuł otrzymano 23 marca 2012 r.
WPROWADZENIE
Artykuł zaakceptowano 27 czerwca 2012 r.
Rodzina HIT (ang. Histidine triad proteins) to grupa białek, która charaktery-
SÅ‚owa kluczowe: Triada histydynowa HIT,
zuje się umieszczonym w regionie C-końca motywem triady histydynowej His-
apoptoza, supresor, HINT, FHIT, Ap3A
-X-His-X-His-X-X (gdzie X oznacza resztÄ™ aminokwasu hydrofobowego), przy
czym motyw ten stanowi jednocześnie enzymatyczne centrum katalityczne [1].
Wykaz skrótów: HIT (ang. histidine triad) 
Białka te wykazują aktywność hydrolaz lub transferaz nukleotydydowych, a z
białka triady histydynowej; HINT  ang.
substratem nukleotydowym wiążą się w taki sposób, że grupa ą-fosforanowa
histidine triad nucleotide-binding protein; FHIT
znajduje siÄ™ vis-Ä…-vis triady histydynowej. Mutacja drugiej reszty histydyny w
 ang. fragile histidine triad protein; GALT 
urydylotransferaza galaktozo-1-fosforanowa; triadzie eliminuje aktywność enzymatyczną tych białek.
DCPS  ang. Scavenger RNA decapping enzyme;
AMP-N-Lys  adenozyno 5 -O-fosforan-N-µ-
Białka z rodziny HIT występują powszechnie zarówno w organizmach pro-
lizyny; AMP-pNA  adenozyno 5 -O-fosforan
kariotycznych, jak i eukariotycznych, w tym u człowieka [2,3]. Oznacza to, że
p-nitroaniliny; (d)NMPS  5 -O-tiofosforan
aktywność enzymatyczna i związany z nią motyw HIT zostały zachowane w
(2 -deoksy)rybonukleozydu; Ap3A  5 ,5 -di-
procesie ewolucji, co sugeruje, iż białka te jako enzymy pełnią prawdopodobnie
adenozynotrifosforan; LysRS  syntetaza
lizylo-tRNA
ważne funkcje w podstawowych procesach życiowych [4,5]. Mimo wielu badań
prowadzonych początkowo na białkach bakteryjnych i drożdżowych, a póz
niej
Podziękowanie: Praca powstała podczas reali-
na ludzkich analogach [1,4], związek pomiędzy pełnioną funkcją a wykazywa-
zacji projektu badawczego nr N N204 130137
ną aktywnością enzymatyczną pozostaje w przypadku niektórych tych białek
finansowanego przez Ministerstwo Nauki i
niejasny.
Szkolnictwa Wyższego, przyznanego Agniesz-
ce Krakowiak.
W ludzkim genomie zidentyfikowano siedem polipeptydów należących do
rodziny białek HIT. Zostały one podzielone na pięć podklas biorąc pod uwagę
ich strukturę i specyficzność substratową [6] (Ryc. 1). W niniejszym opracowa-
niu przedstawiono poznane dotychczas powiązania aktywności enzymatycznej
poszczególnych przedstawicieli białek HIT z pełnioną funkcją.
BIAA
KA HINT
Pierwszą podklasę białek z rodziny HIT stanowi najstarsza ewolucyjnie gałąz

rodziny  białka HINT (ang. Histidine triad nucleotide-binding protein). W geno-
mie człowieka wykazano obecność trzech genów kodujących białka tej podkla-
sy: HINT1, HINT2 i HINT3 [4], natomiast w bakteriach znaleziono tylko homo-
logi ludzkiego HINT1.
BIAA
KO HINT1
U człowieka, gen kodujący białko HINT1 położony jest w pozycji q31.2 na
chromosomie 5 i zawiera 3 eksony, dając w wyniku ekspresji białko o masie 13,8
kDa, zbudowane z 126 reszt aminokwasowych. Pierwsza struktura krystalicz-
na białka HINT1, nazywanego wcześniej PKCI (ang. Protein Kinase C Inhibitor)
302 www.postepybiochemii.pl
fosforanowych (P-OC(O)R) [12], tiofosforanowych (P-S)
[11] i fluorofosforanowych (P-F) [13]. PoczÄ…tkowe donie-
sienia dotyczyły aktywności fosforoamidazowej HINT1,
tj. zdolności do katalizowania reakcji hydrolizy wiązania
P-N w syntetycznych substratach takich jak: AMP-NH2,
AMP-N-µ-Lys i AMP-N-Ala [11]. Zaproponowany zostaÅ‚
mechanizm hydrolizy wiązania P-N [8], który udowodnio-
no w dalszych badaniach [14] z wykorzystaniem królicze-
go białka Hint1. Reakcja zachodzi dwuetapowo (Ryc. 2). W
pierwszym etapie, następuje adenylylacja enzymu poprzez
utworzenie wiązania kowalencyjnego pomiędzy atomem
azotu reszty His112 (środkowa reszta histydyny należą-
ca do triady histydynowej) a atomem fosforu substratu, z
jednoczesnym rozerwaniem wiÄ…zania P-N w substracie nu-
kleotydyloaminokwasowym. Podczas tej reakcji grupa hy-
droksylowa reszty Ser107 pełni funkcję dawcy protonu dla
uwalnianego produktu aminokwasowego. W efekcie tych
procesów dochodzi do utworzenia związku pośredniego
enzym-substrat: (HINT-His112)-AMP. W drugim etapie,
w wyniku ataku czÄ…steczki wody na elektrofilowe centrum
fosforowe, produkt pośredni zostaje przekształcony do
AMP i wolnej czÄ…steczki enzymu.
Obecne wyniki badań wskazują, że naturalnym substra-
tem dla białka HINT1 prawdopodobnie jest adenylylo-li-
zyna (AMP-Lys) wytwarzana przez syntetazÄ™ lizylo-tRNA
[12]. Syntetazy aminoacylo-tRNA to enzymy odpowie-
dzialne za katalizowanie reakcji połączenia aminokwasu
ze swoistym tRNA [14]. Są białkami wykazującymi wyso-
ką specyficzność substratową wobec aminokwasów, każdy
aminokwas posiada swoistÄ… syntetazÄ™. Reakcja zachodzi
Rycina 1. Rodzina białek HIT.
poprzez aktywacjÄ™ aminokwasu za pomocÄ… ATP i utworze-
nie związku pośredniego aminoacylo-AMP (w przypadku
syntetazy tRNALys związkiem pośrednim jest adenylylo-li-
została opublikowana w 1996 roku [7]. Na chwilę obecną w
zyna). Aktywowane aminokwasy sÄ… dalej przenoszone na
bazie PDB zdeponowanych jest trzynaście struktur HINT1,
w tym są struktury białka pochodzenia ludzkiego [8], króli- tRNA, a następnie transportowane do rybosomów, gdzie
w procesie translacji zostają dołączone do nowopowstają-
czego (rHint1) [2,8], a także z bakterii E.coli [9]. Najnowsza
cego łańcucha polipeptydowego. Zatem możliwość hydro-
struktura rozwiązana została z wysoką rozdzielczością 1,10
Ši przedstawia króliczy Hint1 w kompleksie z adenozy- lizy aminoacylo-AMP przez białko HINT1 sugeruje wpływ
HINT1 na regulacjÄ™ procesu translacji.
ną [10]. Stwierdzono, że białko HINT1 występuje w postaci
homodimeru o masie 27,6 kDa, z dwoma miejscami wiÄ…za-
Rycina 3 przedstawia schemat reakcji hydrolizy wiÄ…za-
nia substratu. Reszty His112 i His114, należące do motywu
nia bezwodnikowego P-O w adenylylo-lizynie [12]. Reakcja
triady histydynowej, są zaangażowane w wiązanie grupy
przebiega w sposób analogiczny do omówionego wcześniej
Ä…-fosforanowej w substracie.
procesu hydrolizy wiÄ…zania P-N w substratach nukleoty-
Białko HINT1 jest hydrolazą, która wykazuje zdolność dylo-N-aminokwasowych. Proces ten zachodzi również
do katalizowania hydrolizy kilku różnych typów wiązań dwuetapowo. W pierwszym etapie następuje rozerwanie
fosforanowych takich jak amidofosforanowych (P-N) [11], wiązania pomiędzy AMP a lizyną i utworzenie produktu
pośredniego (HINT-His112)-AMP. Następ-
ny etap to hydroliza powstałego związku
pośredniego prowadząca w rezultacie do
uwolnienia AMP i enzymu.
Kolejną aktywnością enzymatyczną,
jaką wykazuje białko HINT1, jest zdolność
do katalizowania reakcji desulfuracji 5 -O-
-monotiofosforanu adenozyny [11]. Udo-
wodniono, że mechanizm reakcji hydrolizy
wiązania P S katalizowany przez to białko
jest analogiczny do mechanizmu hydroli-
zy wiązania P N, czyli że zachodzi także
Rycina 2. Reakcja hydrolizy wiÄ…zania P-N w AMP-N-µ-lizynie, katalizowana przez biaÅ‚ko HINT1.
dwuetapowo [16]. Sprawdzono również
Postępy Biochemii 58 (3) 2012 303
niej poprzez nagromadzenie substratu białka
Hnt1 [11]. Podobnie jest w przypadku oddziały-
wania HINT1 z CDK7. Wiadomo, że CDK7 two-
rzy kompleks CAK (ang. Cdk-Activating Kinase) z
cyklinÄ… H i kinazÄ… MAT-1 (Ménage-Ä…-trois 1), sta-
nowiący część czynnika transkrypcyjnego TFIIH.
Ustalono, że wiązanie się HINT1 nie powoduje
zmian w aktywności CDK7, a także, że miejsce
wiązania jest inne niż miejsce wiązania cykliny H
niezbędnej do działania CCD7 jako kinazy [17].
Wyniki te wskazują, że HINT1 nie odgrywa roli
inhibitora kinazy CDK7, natomiast bierze siÄ™ pod
Rycina 3. Reakcja hydrolizy AMP-Lys katalizowana przez białko HINT1.
uwagę, że być może wykazuje zdolność do zmia-
ny specyficzności substratowej CDK7. Oddziały-
aktywność desulfuracyjną białka HINT1 wobec pozosta-
wanie to sugeruje rolę białka HINT1 w regulacji
łych 5 -O-tiofosforanów nukleozydów [16]. Stwierdzono, że
transkrypcji oraz kontroli wzrostu komórek.
substratami dla tej reakcji mogą być nukleozydy zarówno z
Wykazano także oddziaływania pomiędzy białkiem
serii rybo jak i 2 -deoksyrybo. Biorąc pod uwagę szybkość
HINT1, syntetazÄ… lizylo-tRNA (LysRS) i czynnikami trans-
reakcji desulfuracji można je uszeregować w następującym
krypcyjnymi MITF (ang. microphthalmia-associated trans-
ciÄ…gu: GMPS > AMPS > dGMPS e" CMPS > UMPS > dAMPS
cription factor) oraz USF2 (ang. upstream stimulatory factor
>> dCMPS > TMPS. Zauważono, że także 5 -O-fluorofos-
2) [18]. Oba te czynniki mogą wpływać na onkogenezę,
foran adenozyny (AMPF) jest substratem dla HINT1. Sto-
natomiast syntetaza lizylo-tRNA, oprócz funkcji amino-
sując białko roślinne z Arabidopsis thaliana stwierdzono, że
acylacji tRNA niezbędnej w procesie translacji, odpowie-
szybkość reakcji hydrolizy AMPF jest nawet większa niż w
dzialna jest również za produkcję cząsteczek sygnałowych
przypadku AMPS [13].
5 ,5 -diadenozynotetrafosforanów (Ap4A) [4]. Początkowo
zaobserwowano, że aktywność czynnika transkrypcyjne-
AKTYWNOŚĆ ENZYMATYCZNA BIAA
KA
HINT1 A JEGO FUNKCJA BIOLOGICZNA go MITF oraz USF2 jest hamowana, gdy białka te zostają
związane z HINT1. Dalsze badania wykazały, że w skład
Biologiczna funkcja HINT1 jest bardzo zróżnicowana. tego kompleksu wchodzi również syntetaza lizylo-tRNA.
Wykazano, że HINT1 może pełnić różne zadania w komórce Wytwarzana przez LysRS cząsteczka Ap4A może związać
i w zależności od tego jego aktywność enzymatyczna może się z białkiem HINT1, powodując tym samym jego oddyso-
być niezbędna lub nie mieć wpływu na funkcję tego białka. cjowanie od czynnika transkrypcyjnego MITF lub USF2, w
Stwierdzono, że aktywność fosforoamidazowa Hnt1 (ho- rezultacie przywracając ich aktywność. Regulacja poziomu
molog HINT1 z drożdży) ma wpływ na aktywność Kin28, Ap4A jest związana z fosforylacją reszty Ser207 w tej synte-
drożdżowego analogu zależnej od cykliny kinazy CDK7. tazie. Zwiększenie stężenia Ap4A na skutek syntezy kata-
Hamowanie aktywności Kin28 zachodzi najprawdopodob- lizowanej przez LysRS, następuje po ufosforylowaniu tego
enzymu w efekcie specyficznej stymulacji [19]. W wyniku
tego działania dochodzi do aktywacji genów zależnych od
wspomnianych czynników transkrypcyjnych. Z kolei uwol-
niony enzym HINT1 może dalej wiązać się i hydrolizować
substrat AMP-Lys, powstający jako związek pośredni w re-
akcji aminoacylacji tRNALys. Rycina 4 przedstawia propono-
wany model opisanego mechanizmu.
Niedawno zaobserwowano kolejny związek pomiędzy
właściwościami enzymatycznymi a funkcją biologiczną
białka HINT1 [20]. Okazało się, że synteza aktywnego en-
zymatycznie białka ecHinT (E. coli Histidine Triad Nucleotide
Binding Protein) jest niezbędna dla zachowania aktywności
enzymatycznej dehydrogenazy D-alaniny (DadA) (odpo-
wiednik oksydazy D-aminokwasów w komórkach euka-
riotycznych). Tylko komórki zawierające aktywne enzyma-
tycznie białko ecHinT rosły na podłożu, w którym jedynym
z
ródłem węgla była D-alanina.
Wiele danych wskazuje, że białko HINT1 może być ko-
lejnym w rodzinie białek HIT po FHIT, białkiem wykazu-
Rycina 4. Proponowany model mechanizmu, w którym syntetaza lizyno-tRNA
jącym działanie supresorowe. W badaniach na modelu
wpływa na aktywność transkrypcyjną MITF i USF2. Fosforylowana LysRS synte-
zuje Ap4A, co prowadzi do podwyższenia jego stężenia i oddysocjowania HINT1 mysim, z wykorzystaniem myszy Hint1+/- oraz Hint1-/-, wy-
od MITF lub USF2, umożliwiając tym czynnikom transkrypcyjnym inicjację
kazano wyższą zachorowalność tych zwierząt na sponta-
transkrypcji docelowych genów [wg 19].
niczne nowotwory, jak i na nowotwory indukowane przez
304 www.postepybiochemii.pl
czynniki chemiczne, w porównaniu z myszami typu dzikie- białko to może być odpowiedzialne za katalizowanie reakcji
hydrolizy wiÄ…zania P-S w (d)NMPS w warunkach in vivo
go Hint1+/+ [21]. BadajÄ…c bioptaty ludzkie zaobserwowano
również obniżony poziom syntezy HINT1 w śluzówce żo- [16]. Właściwość taka nabiera szczególnego znaczenia w
świetle ostatnich odkryć pokazujących, że naturalne DNA
łądka pacjentów z rodzinnym obciążeniem raka żołądka, co
z bakterii Streptomyces lividans i Streptomyces avermitilis za-
jest wskazaniem na supresorową funkcję białka HINT1 w
rozwoju raka żołądka [22]. Wydaje się jednak, iż w przy- wiera modyfikację tiofosforanową, a więc analogicznie jak
w syntetycznych oligonukleotydach, wiÄ…zanie internukle-
padku działania HINT1 jako supresora nowotworowego
otydowe bakteryjnych DNA zawiera atom siarki w miejscu
aktywność enzymatyczna tego białka nie ma znaczenia
dla zachowania tych właściwości. Dowodem na to są do- atomu tlenu [26].
świadczenia przeprowadzone w nowotworowych liniach
Uwalniany w wyniku reakcji desulfuracji siarkowodór,
komórkowych SW480 (rak przełyku) i MCF-7 (rak piersi),
jak wskazują obecne badania, uważany jest za trzeci nie-
w których przywrócenie biosyntezy HINT1 powoduje za-
organiczny gazowy mediator w komórkach ssaczych, obok
hamowanie wzrostu tych komórek, również w przypadku,
tlenku azotu i tlenku węgla [27]. H2S jest wymagany w re-
gdy wprowadzono gen HINT1 dajÄ…cy w efekcie nieaktyw-
gulacji wielu procesów fizjologicznych. W osoczu i więk-
ne enzymatycznie białko, zawierające mutację w obrębie
szości tkanek stwierdzono, że stężenie H2S wynosi około 50
motywu triady histydynowej (mutacja H112N) [23]. Bio-
źM, natomiast w mózgu może być nawet 3-krotnie wyższe.
synteza HINT1 w wyżej wymienionych liniach komórko-
W organizmie, zarówno jego deficyt, jak i nadmiar może
wych spowodowała aktywację kaspazy 3 oraz uwolnienie
prowadzić do wystąpienia schorzeń. Zwiększone stężenie
cytochromu c z mitochondriów. Dodatkowo w komórkach,
siarkowodoru w ośrodkowym układzie nerwowym towa-
w których syntetyzowany jest mutant HINT1 pozbawiony
rzyszy zespołowi Downa i wstrząsowi septycznemu. Nato-
aktywności enzymatycznej, wykazano wzrost produkcji
miast zmniejszoną ilość H2S zaobserwowano w mózgu w
białka p53 i proapoptotycznego czynnika BAX oraz spadek
przypadku choroby Alzheimera oraz homocystynurii. Ze
syntezy antyapoptotycznego czynnika BCL-2 w takim sa-
względu na znaczenie fizjologiczne siarkowodoru, uwol-
mym stopniu, jak w przypadku komórek transfekowanych
nienie cząsteczki H2S wewnątrz komórek podczas przed-
genem HINT1 nie zawierającym mutacji w obrębie centrum
stawionego wcześniej procesu desulfuracji katalizowanego
katalitycznego. Powyższe badania na białku nieaktywnym
przez białko HINT1 może nieść za sobą konsekwencje bio-
enzymatycznie wykazały brak związku między aktywno-
logiczne. Zatem regulacja procesu wytwarzania siarkowo-
ścią enzymatyczną a indukcją apoptozy. Stąd wynika, że
doru może mieć znaczenie terapeutyczne.
aktywne enzymatycznie białko HINT1 najprawdopodob-
niej nie jest niezbędne do działania jako supresor nowotwo-
BIAA
KO HINT2
rowy i czynnik proapoptotyczny. Podsumowując, można
stwierdzić, iż białko HINT1 poprzez oddziaływania z róż-
Białko HINT2 występuje w mitochondriach i jest w 61%
nymi czynnikami transkrypcyjnymi wykazuje aktywność
homologiczne z białkiem HINT1. Homologi ludzkiego
inhibitorową w wielu różnych ścieżkach kontroli transkryp-
białka HINT2 zostały znalezione jedynie u ssaków. HINT2
cji genów, co może być związane z jego funkcją supresora
wykryto głównie w komórkach wątroby i trzustki oraz w
nowotworowego [4].
mniejszym stopniu w innych tkankach [28]. Gen kodujÄ…cy
Jak przedstawiono wcześniej, w warunkach in vitro białko HINT2 położony jest w locus q13.3 na chromosomie
HINT1 wykazuje zdolność katalizowania reakcji desulfu- 9 i zawiera 5 eksonów, dając w wyniku ekspresji białko o
racji różnych 5 -tiofosforanowych nukleozydów (dNMPS masie 17 kDa, zbudowane z 163 reszt aminokwasowych. Ze
i NMPS) [15]. 5 -O-Monotiofosforany nukleozydów w wa- względu na podobieństwo strukturalne pomiędzy białkami
runkach in vivo są produktami hydrolizy tiofosforanowych HINT1 i HINT2, przeprowadzono badania, w wyniku któ-
analogów oligonukleotydów, tj. oligonukleotydów, w któ- rych udowodniono aktywność fosforoamidazową homodi-
rych jedno lub więcej wiązań internukleotydowych zostało meru HINT2 [28]. Aktywność enzymatyczną HINT2 bada-
zmodyfikowane atomem siarki (Ryc. 5). Oligonukleotydy no wobec syntetycznego substratu AMP pNA (adenozyno
takie są stosowane w terapii antysensowej ze względu na 5 -O-fosforan p-nitroaniliny). Wykazano, że stosunek kcat/
to, że są one bardziej oporne na degradację nukleolityczną Km tej reakcji był 10-krotnie wyższy niż w przypadku białka
niż ich niemodyfikowane analogi [24]. Mimo to, ulegają po- HINT1. Kluczowym aminokwasem odpowiedzialnym za
wolnej hydrolizie, z wydzieleniem dNMPS i NMPS, związ- proces katalizy jest His149, będąca środkową resztą należą-
ków które mogą wywierać toksyczny efekt wpływając na cą do triady histydynowej. Zamiana tego aminokwasu na
proliferację komórek, syntezę DNA lub RNA oraz inne resztę alaniny powoduje utratę aktywności enzymatycznej
niepoznane dotąd procesy [25]. Zna- podobnie, jak w przypadku białka HINT1 [4]. Dowiedzio-
ne są enzymy odpowiedzialne za de- no, że stężenie białka HINT2 jest obniżone w komórkach
gradację tiofosforanowych analogów nowotworowych, co sugeruje, że HINT2 podobnie jak
oligonukleotydów do (d)NMPS w wa- HINT1 wykazuje właściwości supresorowe [4,28]. Z kolei
runkach in vivo, jednak mechanizm ich w przypadku nadprodukcjii białka HINT2 w komórkach
dalszych przemian pozostaje dotych- nowotworowych HepG2 zaobserwowano aktywacjÄ™ ka-
czas niejasny. Wspomniana wcześniej spazy 9 i śmierć w wyniku apoptozy [4]. Do chwili obecnej
informacja o szerokim występowaniu nie badano powiązania aktywności enzymatycznej HINT2
Rycina 5. Tiofosfora-
białka HINT1 zarówno w organi- z jego funkcją supresorową. Jednocześnie została zbadana
nowe wiÄ…zanie inter-
zmach prokariotycznych jaki i euka- rola HINT2 w procesie syntezy hormonów sterydowych.
nukleotydowe.
riotycznych pozwala przypuszczać, że Wyniki wskazują, że białko to jest wymagane do regulacji
Postępy Biochemii 58 (3) 2012 305
procesu steroidogenezy, zarówno na drodze zależnej, jak i aktywności hydrolitycznej FHIT, a preferowanym substra-
niezależnej od Ca2+ [29]. tem jest Ap3A. Enzym osiąga maksymalną aktywność w
obecności jonów Mg2+, Mn2+, Ca2+ lub Co2+. Natomiast inhi-
BIAA
KO HINT3
bitorami reakcji sÄ… jony Zn2+, Cd2+ oraz Ni2+ [36]. FHIT kata-
lizuje hydrolizÄ™ Ap3A zgodnie z przedstawionym schema-
Gen kodujący białko HINT3 zlokalizowany jest w pozycji
tem (Ryc. 6).
q22.33 na chromosomie 6 i zawiera 5 eksonów [30]. W po-
równaniu z HINT1, złożone z 182 reszt aminokwasowych Podobnie jak w przypadku HINT1, reakcja biegnie dwu-
ludzkie białko HINT3 zawiera dodatkowe grupy 31 i 25 etapowo z utworzeniem kowalencyjnego związku pośred-
aminokwasowe odpowiednio na N- i C-końcu łańcucha po- niego enzym-substrat [37]. W pierwszym etapie następu-
lipeptydowego. HINT3 występuje zarówno w cytoplazmie, je nukleofilowy atak azotu His96 (środkowa histydyna z
jak i, w mniejszym stopniu, w jądrze komórkowym. HINT3 triady) na ą-atom fosforu substratu, tworzy się produkt
jest białkiem homologicznym jedynie w 28% w stosunku pośredni (FHIT-His96)-AMP i uwalniany jest ADP (w przy-
do białka HINT1 i w 31% wobec aprataksyny. Przeprowa- padku, gdy substratem jest Ap4A, będzie to ATP). W dru-
dzone doświadczenia wykazały, że HINT3 nie wykazuje, w gim etapie, nukleofilem jest cząsteczka wody, która atakuje
przeciwieństwie do aprataksyny, aktywności hydrolazowej atom fosforu i w efekcie wydzielany jest AMP oraz wolny
wobec Ap3A i Ap4A. Charakteryzuje się natomiast zdolno- enzym. Wykazano także zdolność białka FHIT do katalizo-
ścią do katalizowania reakcji hydrolizy adenylylo lizyny wania hydrolizy wiązania P-N w 5 -O-amidofosforanie ade-
oraz również, w niewielkim stopniu, wykazuje aktywność nozyny (AMP-NH2) i wiązania P-F w 5 -O-fluorofosforanie
fosforoamidazy [30]. Interesującym wydaje się być fakt, że adenozyny (AMPF) [13].
HINT3 w przeciwieństwie do HINT1 wykazuje skłonność
AKTYWNOŚĆ ENZYMATYCZNA BIAA
KA
do gromadzenia siÄ™ w multimetryczne oligomery, w zakre-
FHIT A JEGO FUNKCJA BIOLOGICZNA
sie od dimerów do oktamerów. Autorzy przedstawionych
wyników badań sugerują, że białko HINT3 stanowi od- Zarówno Ap3A, jak i Ap4A uznawane są za cząsteczki sy-
dzielną podklasę białek HIT. Do chwili obecnej nie prze- gnałowe in vivo [4,38,39]. Poziom wewnątrzkomórkowego
prowadzono badań nad rolą białka HINT3 w tworzeniu i Ap4A wzrasta podczas proliferacji komórek ssaków, nato-
rozwoju nowotworów. miast Ap3A może działać jako koinduktor różnicowania.
Obie cząsteczki zostały również zaliczone do czynników
BIAA
KO FHIT
indukujących programowaną śmierć komórki, przy czym
sugeruje się, że istotne znaczenie ma wzajemny stosunek
Białko FHIT (ang. fragile histidine triad protein) kodowane Ap3A do Ap4A [40,41]. Badania wskazują, że wzrost we-
jest przez gen zbudowany z 10 eksonów, znajdujący się w wnątrzkomórkowego stężenia Ap3A regulowany jest naj-
łamliwym regionie ludzkiego chromosomu 3, 3p14.2 [31]. prawdopodobniej za pośrednictwem aktywności hydroli-
Białko o masie ok. 17 kDa zbudowane jest z 147 reszt amino- tycznej FHIT i jest skorelowany ze stopniem apoptozy indu-
kwasowych i, podobnie jak w przypadku białek HINT, jego kowanej przez czynniki stresowe [39,42]. Analiza kilku linii
formą aktywną jest homodimer [32]. Pierwsze doniesienia komórkowych wykazała, że jeżeli w komórkach obecne jest
wskazywały, że FHIT jest białkiem obecnym w jądrze ko- białko FHIT to poziom Ap3A jest bardzo niski, natomiast,
mórkowym i błonach cytoplazmatycznych [33]. Póz
niejsze gdy w danej linii komórkowej nie wykazano obecności
badania wykazały, że FHIT jest również zlokalizowany w FHIT, odnotowano co najmniej dwukrotnie wyższy poziom
mitochondriach [34]. Na podstawie badań krystalograficz- Ap3A. Ponadto, stymulacja syntezy Ap3A, na przykład po-
nych stwierdzono, że białko FHIT w postaci dimeru wiąże przez indukcję lub aktywację syntetazy tryptofanylo-tRNA,
dwie cząsteczki substratu [35]. Wykazano także, że centrum może prowadzić do wzrostu stężenia Ap3A w komórkach
aktywne enzymu stanowią reszty His96, a Gln83 i His98, FHIT dodatnich. Jednocześnie brak białka FHIT w komór-
które otaczają grupę ą-fosforanową substratu, są również kach nie wpływał znacząco na poziom Ap4A [43]. Wyniki te
istotne w procesie katalizy. pozwalają sądzić, że pomimo zdolności FHIT do hydrolizy
zarówno Ap3A jak i Ap4A w warunkach in vitro, to in vivo
W warunkach in vitro białko FHIT wykazuje aktywność białko to odpowiedzialne jest jedynie za metabolizm Ap3A.
hydrolazy dinukleozydopolifosforanów (ApnA, n=3 6; Ponadto udowodniono, że białko FHIT bierze udział w wie-
GpnG, n=3 4; jak również Ap3G oraz Ap4G ). Wraz ze wzro- lu innych procesach komórkowych [5], w tym w kontroli
stem liczby grup fosforanowych zaobserwowano obniżenie cyklu komórkowego oraz indukcji apoptozy [44,45]; ma tak-
że związek z wrażliwością DNA na czynniki uszkadzające
[46,47]. Szersze omówienie biologicznych właściwości biał-
ka FHIT zostało przedstawione w innych artykułach prze-
glÄ…dowych [5,48].
FHIT uważany jest za białko supresorowe. Brak białka
FHIT lub jego obniżony poziom obserwuje się w wielu ty-
pach nowotworów, jak również w różnych liniach komórek
rakowych [49]. Co więcej, wykazano, że w stanach przed-
rakowych osób obciążonych genetycznie (I stopień pokre-
wieństwa w stosunku do osób, u których zdiagnozowano
Rycina 6. Reakcja enzymatyczna katalizowana przez białko FHIT.
raka żołądka) poziom tego białka jest także obniżony [50].
306 www.postepybiochemii.pl
Rola FHIT jako supresora nowotworów jest związana z
działaniem proapoptotycznym. Zostały przeprowadzone
badania, w których przywrócono ekspresję genu FHIT w
liniach komórek nowotworowych FHITŻ, co prowadziło do
indukcji apoptozy zależnej od kaspaz [51]. Dlatego nadzieje
na leczenie nowotworów typu FHITŻ wiąże się z przywró-
ceniem ekspresji FHIT, a co za tym idzie z indukcjÄ… apopto-
zy i zatrzymaniem dalszego rozwoju nowotworu.
Stwierdzono, iż aktywność hydrolityczna FHIT nie ma
wpływu na jego zdolności jako supresora nowotworowego.
Mutacja środkowej reszty histydyny (His96Asn) motywu
HIT w białku FHIT daje w efekcie całkowitą utratę aktyw-
ności enzymatycznej, jednakże mutant taki nadal wykazuje
właściwości supresorowe na poziomie podobnym do nie-
zmutowanego białka [52]. Ponadto, mutacje FHIT prowa-
dzące do utraty lub obniżenia jego aktywności enzymatycz-
nej nie mają wpływu na zdolność białka do wiązania nukle-
otydów [5,35]. W świetle tych wyników sugeruje się, że do
zainicjowania kaskady zdarzeń prowadzących do apoptozy,
w którą zaangażowane jest białko FHIT, najistotniejsze jest Rycina 7. Proponowane szlaki przekazywania sygnałów w komórce, w których
bierze udział białko FHIT.
utworzenie kompleksu enzym-substrat (np. FHIT-Ap3A)
[35]. Dowodem na to są badania, w których utratę aktyw-
ności apoptotycznej powiązano z utratą zdolności wiązania dra komórkowego. Stwierdzono również bezpośrednie
substratu [53]. Komórki zawierające egzogenne mutan- oddziaływania FHIT z tubuliną dzięki temu niezależny od
ty FHIT o obniżonej zdolności wiązania się z substratem aktywności enzymatycznej, jednakże niejasny jest związek
Ap3A, czyli o dwukrotnie i siedmiokrotnie podwyższonej tego wiązania z supresją nowotworową [58]. Zauważono
wartości KM, wykazują znacząco obniżony poziom apopto- także, że komórki Hela umierają na skutek jednoczesnej
zy w porównaniu z komórkami zawierającymi niezmuto- ekspresji genu kodującego białko FHIT i potraktowaniu
wane białko. Co więcej, komórki zawierające zmutowany tych komórek protoporfiryną IX (PpIX) [59]. Efekt ten jest
FHIT o 30-krotnie podwyższonej wartości KM zachowują się związany z tworzeniem kompleksu PPIX/FHIT/substrat
podobnie jak komórki nowotworowe nie zawierające genu lub PPIX/FHIT/produkt i taki trójskładnikowy kompleks
FHIT. Hipotezę tę potwierdzają także doświadczenia prze- może działać jako sygnał do apoptozy [60]. Wykazano też,
prowadzone z analogami Ap4A o wysokim powinowactwie że kompleks FHIT-substrat oddziałuje z białkami szoku ter-
do FHIT i jednocześnie o zwiększonej stabilności w mediach micznego HSP60 oraz HSP10 i dzięki temu jest kierowany
komórkowych [54]. W efekcie, kompleks FHIT-substrat do mitochondrium, gdzie stabilizuje reduktazę ferredoksy-
uważa się za cząsteczkę sygnałową należącą do szlaków ny (FDXR), a także bierze udział w indukcji apoptozy na
proapoptotycznych. Regulacja procesu następuje poprzez skutek generowania reaktywnych form tlenu (ROS) [61] .
hydrolizę substratu, co kończy przekazywanie sygnału su-
gerując, że żywotność cząsteczki sygnałowej jest kluczem Z drugiej strony, zarówno w warunkach in vitro jak i in
do długotrwałej sygnalizacji. Dlatego Ap3A może nie być vivo zachodzi fosforylacja reszty Tyr114 w FHIT, w procesie
właściwym ligandem dla FHIT do utworzenia sygnału do katalizowanym przez kinazę tyrozynową SRC [62]. Chociaż
apoptozy: czas życia kompleksu FHIT-Ap4A jest znacząco w wyniku fosforylacji FHIT wykazuje większe powinowac-
dłuższy niż kompleksu FHIT-Ap3A [39]. Poziom cząsteczki two do substratu Ap3A niż jego forma niefosforylowana
sygnałowej FHIT-Ap4A może zostać obniżony gdy wzra- [63], w efekcie tego procesu białko to ulega w dalszym eta-
sta stężenie Ap3A, związku o większym powinowactwie do pie ubikwitylacji i kierowane jest do proteasomu, gdzie na-
białka FHIT niż Ap4A. Molekularne szczegóły tego mecha- stępuje jego degradacja [64,65]. W wyniku tego, wewnątrz-
nizmu nie zostały w pełni wyjaśnione, chociaż poznano już komórkowy poziom FHIT spada poniżej wartości granicz-
niektóre cząsteczki efektorowe. Między innymi wykazano, nej wymaganej do indukcji apoptozy, co jednocześnie jest
że FHIT oddziałuje z białkiem AKT, które jest zaangażowa- dla komórki sygnałem do transdukcji sygnału mitogenne-
ne w szlak sygnalizacyjny PI3K-AKT-surwiwina, związany go. Rycina 7 przedstawia schemat niektórych szlaków ko-
z blokowaniem kierowania komórki na drogę śmierci [55]. mórkowych, w których bierze udział białko FHIT.
Negatywna regulacja aktywności AKT przez FHIT prowa-
APRATAKSYNA
dzi w konsekwencji do indukcji apoptozy. Stwierdzono też,
że hUBC9 (ang. human ubiquitin conjugating enzyme of sumoy-
lation system) wiąże się z białkiem FHIT, hamując jego ak- Kolejną podklasę białek rodziny HIT reprezentuje apra-
tywność hydrolityczną. Hamowanie to może wydłużać czas taksyna (ang. Aprataxin) [1,6]. Gen kodujący ludzką apra-
życia kompleksu FHIT-Ap3A, wpływając na działanie prze- taksynę położony jest w pozycji q13.3 na chromosomie 9 i
ciwnowotworowe FHIT [56]. Z drugiej strony, właściwości zawiera 9 eksonów. Aprataksyna występuje w kilku izofor-
UBC9 jako białka pośredniczącego w transporcie innych mach, głównie w formie długiej (APTX) [4], której mRNA
białek do jądra komórkowego [57] pozwalają przypuszczać, składa się z 2086 nukleotydów. W wyniku ekspresji powsta-
że kompleks hUBC9-FHIT-Ap3A może kierować się do ją- je białko o masie 39 kDa, zbudowane z 342 reszt aminokwa-
Postępy Biochemii 58 (3) 2012 307
sowych. Poza triadÄ… histydynowÄ… charakterystycznÄ… dla
Podobnie jak w przypadku innych hydrolaz z rodzi-
całej rodziny, białko to posiada na C-końcu domenę palca
ny białek HIT, proces hydrolizy przebiega dwuetapowo z
cynkowego (domena ZF), umożliwiającą wiązanie DNA
utworzeniem kowalencyjnego związku pośredniego AMP-
oraz umiejscowioną na N-końcu domenę FHA (ang. forkhe-
-APTX [67]. W procesie tym także wykazano istotną rolę
ad-associated domain), która oddziałuje z białkami biorącymi
reszt histydynowych należących do motywu triady histy-
udział w naprawie uszkodzeń DNA, np. z kofaktorami liga-
dynowej. Wprowadzone w tym regionie mutacje powodujÄ…
zy DNA [4,6].
znaczne zaburzenia (APTXH258A i APTXH262A), jak również
Biosynteza aprataksyny zachodzi w różnych tkankach utratę aktywności hydrolitycznej białka (APTXH260A - środ-
organizmu, w szczególności w tkankach ośrodkowego kowa reszta histydyny w triadzie histydynowej).
układu nerwowego. Badania nad lokalizacją białka w ko-
mórce wykazały, że występuje ono w jądrze i w jąderku, Struktura krystaliczna aprataksyny z S.pombe, zarówno
przy czym w jąderku znajduje się 50% całkowitej komór- w formie apo jak i w kompleksie z dsDNA i dsDNA-AMP,
kowej ilości aprataksyny [65]. Wiadomo, że jąderko jest ele- pozwoliła ostatecznie wyjaśnić w jaki sposób enzym rozpo-
mentem jądra komórkowego odpowiedzialnym za syntezę znaje i wiąże substrat [68,69]. Stwierdzono, iż APTX wystę-
RNA i kontrolę cyklu komórkowego, oraz jest miejscem puje jako monomer, w którym domena HIT, podobnie jak w
biogenezy rybosomów i składowania białek zaangażowa- przypadku innych białek z tej rodziny, zawiera 5 antyrów-
nych w naprawÄ™ DNA. Stwierdzono, iż w wyniku mutacji nolegÅ‚ych struktur ²-kartek otoczonych z trzech stron przez
w genie aprataksyny występują schorzenia neurologiczne elementy ą-helikalne, natomiast domena C-końcowa zawie-
np. ataksja z apraksją okoruchową typu 1 (AOA1, ang. Ata- ra dodatkowo motyw palca cynkowego. Obecność domeny
xia oculomotor apraxia-1) związana z gromadzeniem się prze- ZF blokuje powstawanie dimerycznego białka. Wiązanie z
rwanych nici DNA [4]. Co więcej, działanie aprataksyny jest substratem i utworzenie kompleksu APTX-DNA-AMP jest
niezbędne w komórkach  niereplikujących , takich jak np. sekwencyjnie niezależne, a następuje pomiędzy małą bruz-
komórki nerwowe mózgu, w których wysoki poziom zuży- dą DNA a C2HE, nietypową domeną ZF, natomiast domena
cia tlenu może prowadzić do podwyższonego stężenia wol- HIT odpowiada za oddziaływania z AMP. Przedstawiona
nych rodników i stresu oksydacyjnego, co w konsekwencji struktura APTX potwierdza proponowany wcześniej dwu-
wywołuje oksydacyjne uszkodzenia DNA, mutacje i może etapowy mechanizm działania tego białka.
generować nowotwory [65].
UDZIAA
APRATAKSYNY W PROCESIE NAPRAWY DNA
AKTYWNOŚĆ HYDROLITYCZNA APRATAKSYNY
Spośród białek z rodziny HIT jedynie w przypadku apra-
Wobec modelowych substratów wykorzystywanych taksyny udowodniono, że oddziałuje bezpośrednio z DNA
przez białka HINT (czyli AMP-NH2) i FHIT (czyli Ap4A) biorąc udział w procesie naprawy. W normalnych warun-
aprataksyna wykazuje porównywalny poziom aktywności kach naprawa pęknięć w DNA z udziałem ligazy DNA
[6]. Jednocześnie zdolność do hydrolizy AMP-NH2 i Ap4A przebiega kilkuetapowo. W pierwszym etapie następuje ak-
jest 10-krotnie niższa aniżeli odpowiednio w przypadku tywacja ligazy za pomocą ATP i utworzenie kompleksu en-
rHint1 oraz hFHIT. Zgodnie z oczekiwaniem, aprataksyna zym-adenylylan z równoczesnym uwolnieniem pirofosfo-
wykazuje także aktywność hydrolazy AMP-N-µ-lizyny i ranu. W kolejnym, reszta AMP jest przenoszona z komplek-
GMP-N-µ-lizyny [66]. Opisane w literaturze badania wyka- su na grupÄ™ 5 -fosforanowÄ… pÄ™kniÄ™tej nici DNA i powstaje
zały, że wszystkie trzy domeny aprataksyny mają znaczenie kompleks AMP-P-5 -DNA. W ostatnim etapie następuje
dla aktywności enzymatycznej białka [66]. Motyw histydy- nukleofilowy atak wolnej grupy 3 -OH łańcucha DNA na
nowy jest odpowiedzialny za katalizowanie reakcji hydro- zaktywowany resztÄ… AMP koniec 5 -P-DNA i utworzenie
lizy. W przypadku białka nie zawierającego domeny FHA, wiązania internukleotydowego [15]. Jednakże zdarzają się
następuje obniżenie aktywności, a całkowita utrata funkcjo- sytuacje, np. oksydacyjne uszkodzenia DNA (ang. dirty oxi-
nalności następuje po usunięciu domeny palca cynkowego, dative SSBs), w wyniku których grupa fosforanowa znajduje
która prawdopodobnie ma zasadnicze znaczenie dla utrzy- się zarówno na 5 - jak i 3 -końcu pękniętej nici DNA. Zaini-
mania stabilnej struktury białka. cjowany na takim substracie proces ligacji zostaje przerwa-
ny na etapie utworzenia związku przejściowe-
go AMP-P-5 -DNA, ponieważ ostatni etap nie
może zostać przeprowadzony przez ligazę.
W tym wypadku, aprataksyna usuwa AMP z
5 -końca pękniętej nici DNA poprzez hydro-
lizę 5 -adenylylo-DNA, co umożliwia dalszą
naprawę pękniętej wcześniej nici [67]. Znale-
zienie takiego punktu na DNA przez APTX
jest możliwe dzięki  nick sensor activity , czy-
li zdolności do wyszukiwania pojedynczych
pęknięć w nici DNA (SSB ang. single-strand
break), co umożliwia domena palca cynko-
wego. W badaniach in vitro wykazano także
Rycina 8. Proponowany mechanizm dwustopniowej reakcji hydrolizy 5 -adenylylo-DNA katalizowa-
nej przez aprataksynÄ™ [wg 67].
308 www.postepybiochemii.pl
zdolność aprataksyny do usuwania grupy 3 -fosforanowej turę przestrzenną cząsteczki enzymu w sposób niezbędny
i 3 -fosfoglikolanowej z 3 -końca DNA [70]. do katalizy.
Rycina 8 przedstawia schemat dwustopniowego me-
REAKCJA ENZYMATYCZNA
chanizmu katalizy reakcji hydrolizy 5 -adenylylo-DNA
KATALIZOWANA PRZEZ GALT
przez aprataksynÄ™ [67]. W pierwszym etapie, aprataksyna
poprzez His260 dokonuje ataku na 5 -adenylylo-DNA po- W ciÄ…gu metabolicznych przemian galaktozy do glukozy,
wodując rozerwanie wiązania fosfodiestrowego pomiędzy GALT katalizuje drugi etap reakcji, przeniesienie monofos-
AMP a DNA. Podczas tego etapu następuje przeniesienie foranu urydyny (UMP) z UDP-glukozy na galaktozo-1-fos-
AMP z 5 -końca nici DNA na cząsteczkę enzymu. Powsta- foran, dając w efekcie UDP-galaktozę i glukozo-1-fosforan.
je produkt pośredni AMP (His260-APTX), który następnie Katalizowany transfer odbywa się pomiędzy UMP a resztą
ulega hydrolizie, dając w rezultacie AMP i cząsteczkę ak- histydyny należącą do lekko zmodyfikowanej triady histy-
tywnego katalitycznie enzymu. dynowej: HisXHisXGlnXX [1]. Główną rolę w katalizie rek-
cji enzymatycznej przypisuje się środkowej reszcie histydy-
Ponadto, pewnÄ… rolÄ™ w naprawie DNA odgrywajÄ… od- ny, co sprawdzono wprowadzajÄ…c mutacjÄ™ w tym regionie.
działywania aprataksyny z białkami zaangażowanymi w
procesy naprawcze, takimi jak XRCC1 (ang. X-ray repair Rycina 9 przedstawia schemat reakcji katalizowanej
cross-complementing genes), PARP-1 (polimeraza poli(ADP- przez urydylotransferazÄ™ galaktozo-1-fosforanowÄ…. W
rybozy)) oraz p53 [4]. Za działanie takie odpowiada dome- pierwszym etapie, reszta His166 (środkowa histydyna z
na FHA APTX, którą uważa się za motyw odpowiedzialny triady centrum aktywnego) przeprowadza atak na ą-atom
za wiązanie fosfopeptydów związanych z utrzymaniem fosforu w UDP-glukozie tworząc kowalencyjnie związany
punktów kontrolnych cyklu komórkowego, naprawy DNA produkt pośredni UMP enzym i uwalniając glukozo-fosfo-
lub kontroli transkrypcji [71]. ran. W drugim etapie, powstały produkt pośredni reaguje z
galaktozo-1-fosforanem, powstaje UDP-galaktoza i zostaje
URYDYLOTRANSFERAZA GALAKTOZO-
uwolniony enzym. Taki mechanizm reakcji został potwier-
1-FOSFORANOWA  GALT
dzony metodą badań rentgenostrukturalnych oraz ukie-
runkowanej mutagenezy (mutant His166Gly), za pomocÄ…
W organizmie człowieka nie występuje szlak katabo- których określono strukturę kompleksu pośredniego UMP-
liczny odpowiedzialny za bezpośrednie zużycie galaktozy -GALT i zidentyfikowano reszty aminokwasowe uczestni-
jako substratu energetycznego, dlatego też proces wyko- czące w stabilizacji produktu pośredniego [1].
rzystania galaktozy przez komórki objawia się poprzez
ZNACZENIE BIOLOGICZNE GALT
przekształcenie galaktozy w glukozę. Ciąg reakcji meta-
bolicznych umożliwia włączenie galaktozy, po przemianie
do glukozy, do procesu glikolizy [72]. W pierwszym etapie Gromadzenie siÄ™ galaktozo-1-fosforanu w wysokich stÄ™-
tego procesu galaktoza ulega fosforylacji do galaktozo-fos- żeniach jest toksyczne i może niszczyć organy wewnętrzne,
foranu z udziałem galaktokinazy (GALK). W następnym, takie jak wątroba, mózg, czy oczy. Zostało zidentyfikowa-
bierze udział enzym GALT- urydylotransferaza galaktozo- nych ponad 200 mutacji prowadzących do zmniejszenia
-1-fosforanowa (ang. galactose-1-phosphate uridyl transferase), lub usunięcia aktywności enzymatycznej białka GALT [74].
przedstawiciel kolejnej podklasy rodziny białek HIT. En- Podobnie jak utrata aktywności innych enzymów szlaku
zym ten, w przeciwieństwie do pozostałych białek rodziny metabolicznego przemiany galaktozy w glukozę, mutacje
HIT jest transferazÄ…, a nie hydrolazÄ…. Jego aktywnÄ… formÄ… w genie GALT skutkujÄ… galaktozemiÄ…, chorobÄ… genetycz-
jest homodimer, podobnie jak w przypadku HINT1 lub ną objawiającą się problemami w rozwoju, a po spożyciu
FHIT [1]. Gen kodujący białko GALT położony jest w po- mleka wymiotami i biegunką. W przypadku nieleczenia tej
zycji p13 na chromosomie 9 i składa się z 11 eksonów, dając choroby, nieobecność aktywnego enzymu GALT prowa-
w wyniku ekspresji białko o masie ok. 40 kDa zbudowane dzi do opóz
nienia rozwoju umysłowego spowodowanego
z 379 reszt aminokwasowych. W 1995 roku określono kry- podwyższonym stężeniem galaktozo-1-fosforanu w mózgu,
stalograficznie strukturę białka GALT wyizolowanego z E. oraz do zaćmy wynikającej z kumulowania się w soczewce
coli (kompleks UMP/UDP-enzym) [73] i stwierdzono obec- oka galaktitolu, produktu redukcji nagromadzonej galakto-
ność strukturalnego atomu cynku, który organizuje struk- zy [72,74].
SCAVENGER RNA DECAPPING
ENZYME  DCPS
Następną podklasę białek rodziny
HIT reprezentuje hydrolaza DCPS
(ang. scavenger RNA decapping enzy-
me) [75]. Gen kodujÄ…cy DCPS zawie-
ra 6 eksonów i położony jest w pozy-
cji q24.2 na chromosomie 11, dajÄ…c w
wyniku ekspresji białko o masie 40
kDa, zbudowane z 337 reszt amino-
Rycina 9. Schemat dwuetapowej reakcji enzymatycznej katalizowanej przez białko GALT.
kwasowych. DCPS jest białkiem zlo-
Postępy Biochemii 58 (3) 2012 309
zamyka się, aby przeprowadzić hydrolizę.
Następnie produkt musi zostać uwolnio-
ny przez enzym, aby zwolnić miejsce dla
kolejnej czÄ…steczki substratu. Zmiana kon-
formacji z otwartej na zamkniętą ogranicza
hydrolizÄ™ w drugim miejscu aktywnym.
Gdy ilość substratu jest niższa niż enzymu,
tylko jeden monomer jest wykorzystywa-
ny. Natomiast w warunkach, gdy stężenie
Rycina 10. Schemat reakcji hydrolizy katalizowanej przez białko DCPS.
substratu jest wyższe aniżeli białka enzy-
matycznego, oba centra aktywne sÄ… zwiÄ…-
kalizowanym głównie w jądrze i, w mniejszym stopniu, w
zane z substratem. W tej sytuacji otwieranie i zamykanie siÄ™
cytoplazmie. Podobnie jak pozostałe białka rodziny HIT po-
miejsc aktywnych jest potrzebne po obu stronach, a zmiany
siada centrum aktywne w postaci triady histydynowej [75].
konformacyjne zachodzÄ… wtedy wolniej, w rezultacie dajÄ…c
Ekspresja DCPS jest indukowana przez sygnał stresowy,
niższą szybkość przebiegu reakcji.
wynikający z powstawania niedokończonych transkryptów
mRNA [4].
ZNACZENIE BIOLOGICZNE DCPS
AKTYWNOŚĆ ENZYMATYCZNA BIAA
KA DCPS
W czasie procesu degradacji transkryptów mRNA, które
nie są potrzebne w danej chwili komórce, wymagana jest
W szlaku degradacji mRNA w kierunku 3 5 , w wyniku hydroliza reszty czapeczki. Wydaje się, iż enzymem od-
działania egzonukleaz powstaje substrat dla białka DCPS, powiedzialnym za ten proces jest DCPS, na co wskazuje
którym jest m7GpppN (czapeczka, ang. cap) [77]. W wyniku między innymi jego specyficzność substratowa [75]. Reszta
hydrolizy katalizowanej przez DCPS, reszta czapeczki jest czapeczki i związane z nią białka są zaangażowane w wiele
przekształcana do dwóch produktów m7GMP i NDP (Ryc. aspektów metabolizmu mRNA: degradację mRNA, edycję
10) [75]. Aktywność hydrolityczna białka DCPS występuje pre-mRNA (ang. splicing), czy też inicjację translacji [77,79].
również wobec mRNA zakończonego strukturą czapeczki, Można zatem przewidywać, że anormalna akumulacja resz-
jednak ma to miejsce tylko wtedy, gdy długość mRNA nie ty czapeczki spowodowana utratą aktywności enzymatycz-
przekracza 10 nukleotydów. Sugeruje to, że enzym zdolny nej białka DCPS może redukować dostępność puli białek
jest do wykrycia, czy dane mRNA ulega degradacji, czy też wiążących resztę czapeczki w komórce, co w konsekwencji
pozostaje w stanie nienaruszonym. wpływa na ich dalsze funkcje.
W komórkach występuje również szlak degradacji Badania wykazały, że oprócz cytoplazmatycznej aktyw-
mRNA w kierunku 5 3 , w którym podczas reakcji ka- ności, umożliwiającej katalizę reakcji usuwania czapeczki
talizowanej przez enzym DCP2 powstaje m7GDP i mRNA z końca 5 mRNA podczas jego degradacji, duża ilość tego
[77]. W tym szlaku również swoją funkcję wykazuje biał- białka znajduje się w jądrze komórkowym [77]. Sugeruje to
ko DCPS, katalizując reakcję hydrolizy m7GDP do m7GMP, potencjalną rolę w modulacji stężenia reszty czapeczki rów-
który następnie jest defosforylowany do m7G przez fosfata- nież w tym elemencie komórki. Ponadto, dodatkową postu-
zę N7-metylo-guanozyno-specyficzną. lowaną funkcją białka DCPS może być usuwanie metylowa-
nych nukleotydów (m7GTP m7GMP) po to, aby zapobiec
Postać aktywną enzymu stanowi homodimer o masie 80 ich błędnemu wbudowaniu do mRNA w czasie procesu
kDa z dwoma niezależnymi miejscami wiążącymi substrat. transkrypcji w jądrze komórkowym [77].
Za motyw odpowiedzialny za aktywność hydrolityczną
białka, podobnie jak w przypadku innych białek HIT, uzna- Badania przeprowadzone z wykorzystaniem komórek
je się motyw triady histydynowej (His275, His277, His279), HEK293T z 90% wyciszeniem ekspresji genu białka DCPS
a w szczególności środkową resztę histydyny [75]. Zastą- wykazały obniżenie aktywności procesu usuwania intronu
pienie tej reszty innym aminokwasem powoduje utratę ak- bliższego czapeczce w stosunku do drugiego intronu w pre-
tywności enzymatycznej białka. Ponadto, stwierdzono, że -mRNA [79]. Wskazuje to, iż brak DCPS może powodować
N-koniec znajdujący się poza motywem HIT, jest niezbęd- wadliwe działanie edycji mRNA, a tym samym wpływać na
ny dla aktywności enzymu, gdyż wprowadzenie mutacji ekspresję różnych genów i, w konsekwencji, na tworzenie
w tym regionie skutkuje uzyskaniem nieaktywnego białka nowotworów.
[76].
PODSUMOWANIE
Badania rentgenostrukturalne kompleksów enzymu z
m7GpppG oraz m7GpppA, a także biochemiczna charak- Rodzina białek HIT reprezentuje różnorodną grupę en-
terystyka białka typu dzikiego, jak i jego mutantów po- zymów o podobnym motywie strukturalnym w centrum
zwoliły na wyjaśnienie mechanizmu regulacji aktywności katalitycznym, lecz innej specyficzności substratowej, a tak-
DCPS [78]. Stwierdzono, iż domeny C-końcowe zawierające że różnorodnej dystrybucji w tkankach, różnej lokalizacji
motyw triady histydynowej połączone są przez region za- wewnątrzkomórkowej oraz różnych funkcjach biologicz-
wiasowy tworząc w ten sposób asymetryczną, otwartą jed- nych. W przypadku aprataksyny, GALT czy DCPS związek
nostkę enzymu. Po związaniu jednej cząsteczki substratu pomiędzy aktywnością enzymatyczną a funkcją biologicz-
przez jedno z centrów aktywnych, N-koniec tego centrum ną wydaje się być klarowny. Jednakże, w przypadku białek
310 www.postepybiochemii.pl
P (2010) Recognition of different nucleotidyl-derivatives as substrates
HINT1, HINT2 oraz FHIT nie jest to już tak oczywiste. W
of reactions catalyzed by various HIT-proteins. New J Chem 34: 888-
chwili obecnej wiadomo, iż wykazują one działanie jako su-
893
presory nowotworowe. Odpowiedz
na pytanie, czy funkcja
14. Krakowiak A, Kaczmarek R, Baraniak J, Wieczorek M, Stec WJ (2007)
enzymatyczna tych białek jest ważna dla ich funkcji biolo-
Stereochemistry of rHint1 hydrolase assisted cleavage of P-N bond in
gicznej, na razie pozostaje zagadkÄ…. Rodzi siÄ™ jednak pyta-
nucleoside 5 -O-phosphoramidothioates. Chem Commun (Camb) 21:
nie, czy domniemana funkcja tych białek w organizmach
2163-2165
ssaków jest ściśle związana z ich aktywnością enzymatycz-
15. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L (2007) Biochemia. Wydawnictwo Na-
ną, czy też funkcja katalityczna jest szczątkową pozostało-
ukowe PWN
ścią ewolucji i służy pomocniczo w kaskadzie sygnałowej
16. Ozga M, Dolot R, Janicka M, Kaczmarek R, Krakowiak A (2010) Histi-
(apoptoza, uszkodzenia DNA), w której kompleks enzym- dine Triad Nucleotide  binding Protein 1 (HINT-1) Phosphoramidase
-substrat pełni kluczową rolę. Istnieje też możliwość, że ak- Transforms Nucleoside 5 -O-Phosphorothioates to Nucleoside 5 -O-
-Phosphates. J Biol Chem 285: 40809-40818
tywność enzymatyczna tych białek działa/istnieje w sposób
17. Korsisaari N, Makela T (2000) Interactions of Cdk7 and Kin28 with
niezależny lub równoległy do ścieżki sygnałowej enzym-
Hint/PKCI-1 and Hnt1 Histidine Triad proteins. J Biol Chem 275:
-substrat. Możliwe również, że funkcja katalityczna jest w
34837-34840
rzeczywistości częścią obserwowanej funkcji biologicznej,
18. Carmi-Levy I, Yannay-Cohen N, Kay G, Razin E, Nechushtan H (2008)
takiej jak apoptoza czy supresja nowotworowa i zwiÄ…zana
Diadenosine tetraphosphate hydrolase is part of the transcriptional re-
jest z regulacją tych procesów. Ewentualne przyszłe ba-
gulation network in immunologically activated mast cells. Mol Cell
dania sieci powiązań ścieżek sygnałowych i związanych z
Biol 28: 5777-5784
nimi genów pozwolą odpowiedzieć na niektóre z zadanych
19. Yannay-Cohen N, Carmi-Levy I, Kay G, Yang CM, Han JM, Kemeny
pytań.
DM, Kim S, Nechushtan H, Razin E (2009) LysRS serves as a key signa-
ling molecule in the immune response by regulating gene expression.
Mol Cell 34: 603-611
PIÅšMIENNICTWO
20. Bardaweel S, Ghosh B, Chou TF, Sadowsky MJ, Wagner CR (2011)
1. Brenner C (2002) Hint Fhit and GalT: Function, Structure, Evolution
E. coli histidine triad nucleotide binding protein 1 (ecHinT) is a ca-
and Mechanism of Three Branches of the Histidine Triad Superfamily
talytic regulator of D-Alanine dehydrogenase (DadA) activity in vivo.
of Nucleotide Hydrolases and Transferases. Biochemistry 41: 9003-
PLoS One 6: e20897
9014
21. Su T, Suzui M, Lin C-S, Xing W-Q, Weinstein I B (2003) Deletion of
2. Brenner C, Garrison P, Gilmour J, Peisach D, Ringe1 D, Petsko G, Lo-
histidine triad nucleotide-binding protein 1/PKC-interacting protein
wenstein J (1997) Crystal structures of HINT demonstrate that histi-
in mice enhances cell growth and carcinogenesis. Proc Natl Acad Sci
dine triad proteins are GalT-related nucleotide-binding proteins. Nat
USA 100: 7824-7829
Struct Biol 4: 231-238
22. Żuk K, Pęczek A
, Stec-Michalska K, Mędrek M, Nawrot B (2012) Fa-
3. Seraphin B, (1992) The HIT protein family: a new family of proteins
mily history of gastric cancer correlates with decreased expression
present in prokaryotes, yeast and mammals. DNA Seq 3: 177-179
of HINT1 tumor suppressor gene in gastric mucosa of dyspeptic pa-
4. Martin J, St-Pierre M, Dufour JF (2011) Hit proteins, mitochondria and
tients. Oncology Lett 3: 219-223
cancer. Biochim Biophys Acta 1807: 626-632
23. Weiske J, Huber O (2006) The Histidine Triad Protein Hint1 Triggers
5. Huebner K, Saldivar JC, Sun J, Shibata H, Druck T (2011) Hits, Fhits
Apoptosis independent of its Enzymatic Activity. J Biol Chem 281:
and Nits: beyond enzymatic function. Adv Enzyme Regul 51: 208-217
27356-27366
6. Kijas A, Harris J, Harris J, Lavin M (2006) Aprataxin forms a discrete
24. Galderisi U, Cascino A, Giordano A (1999) Antisense Oligonucleotides
branch in the HIT (histidine triad) superfamily of proteins with both
as Therapeutic Agents. J Cell Physiol 181: 251-257
DNA/RNA binding and nucleotide hydrolase activities. J Biol Chem
25. Koziołkiewicz M, Gendaszewska E, Maszewska M, Stein CA, Stec WJ
281: 13939-13948
(2001) The mononucleotide-dependent, nonantisense mechanism of
7. Lima CD, Klein MG, Weinsteint IB, Hendrickson WA (1996) Three-
action of phosphodiester and phosphorothioate oligonucleotides de-
-dimensional structure of human protein kinase C interacting protein
pends upon the activity of an ecto-59-nucleotidase. Blood 98: 995-1002
1, a member of the HIT family of proteins. Proc Natl Acad Sci USA 93:
26. Liang J, Wang Z, He X, Li J, Zhou X, Deng Z (2007) DNA modification
5357-5362
by sulfur: analysis of the sequence recognition specificity surrounding
8. Krakowiak A, Pace H, Blackburn GM, Adams M, Mekhalfia A, Kacz-
the modification sites. Nucleic Acids Res 35: 2944-2954
marek R, Baraniak J, Stec WJ, Brenner C (2004) Biochemical, Crystal-
27. Wang R (2003) The gasotransmitter role of hydrogen sulfide. Antioxid
lographic, and Mutagenic Characterization of Hint, the AMP-Lysine
Redox Signal 5: 493-501
Hydrolase, with Novel Substrates and inhibitors. J Biol Chem 279:
18711-18716
28. Martin J, Magnino F, Schmidt K, Piguet AC, Lee JS, Semela D, St Pier-
re M, Ziemiecki A, Cassio D, Brenner C, Thorgeirsson SS, Dufour JF
9. Bardaweel S, Pace J, Chou TF, Cody V, Wagner CR (2010) Probing the
(2006) Hint2, A Mitochondrial Apoptotic Sensitizer Down-Regulated
impact of the echinT C-terminal domain on structure and catalysis. J
in Hepatocellular Carcinoma. Gastroenterology 130: 2179-2188
Mol Biol 404: 627-638
29. Lenglet S, Antigny F, Vetterli L, Dufour JF, Rossier MF (2008) Hint2
10. Dolot R, Ozga M, Krakowiak A, Nawrot B (2011) High-resolution X-
is Expressed in the Mitochondria of H295R Cells and is involved in
-ray structure of the rabbit histidine triad nucleotide-binding protein 1
Steroidogenesis. Endocrinology 149: 5461-5469
(rHINT1)-adenosine complex at 1.10 Å resolution. Acta Crystallogr D
Biol Crystallogr 67: 601-607
30. Chou TF, Cheng J, Tikh IB, Wagner CR (2007) Evidence that Human
Histidine Triad Nucleotide Binding Protein 3 (Hint3) is a Distinct
11. Bieganowski P, Garrison P, Hodawadekar SC, Fayw G, Barnes LD,
Branch of the Histidine Triad (HIT) Superfamily. J Mol Biol 373: 978-
Brenner C (2002) Adenosine Monophosphoramidase Activity of Hint
989
and Hnt1 Supports Function of Kin28, Ccl1, and Tfb3. J Biol Chem 277:
10852-10860
31. Ohta M, Inoue H, Cotticelli MG, Kastury K, Baffa R, Palazzo J, Sipra-
shvili Z, Mori M, McCue P, Druck T, Croce CM, Huebner K (1996) The
12. Chou TF, Wagner CR (2007) Lysyl-tRNA Synthetase-generated Lysyl-
FHIT Gene, Spanning the Chromosome 3p14.2 Fragile Site and Renal
-Adenylate is a Substrate for Histidine Triad Nucleotide Binding Pro-
Carcinoma Associated t(3;8) Breakpoint, is Abnormal in Digestive
teins. J Biol Chem 282: 4719-4727
Tract Cancers. Cell 84: 587-597
13. Guranowski A, Wojdyła AM, Zimny J, Wypijewska A, Kowalska J,
A
ukaszewicz M, Jemielity J, Darzynkiewicz E, Jagiełło A, Bieganowski
Postępy Biochemii 58 (3) 2012 311
32. Lima CD, D Amico KL, Naday I, Rosenbaum G, Westbrook EM, Hen- presses tumorigenicity in lung and cervical cancer cell lines. Proc Natl
drickson WA (1997) MAD analysis of FHIT, a putative human tumor Acad Sci USA 99: 3615-3620
suppressor from the HIT protein family. Structure 5: 763-774
52. Siprashvili Z, Sozzi G, Barnes LD, McCue P, Robinson AK, Eryomin
33. Gołębiowski F, Kowara R, Pawelczyk T (2001) Distribution of Fhit pro- V, Sard L, Tagliabue E, Greco A, Fusetti L, Schwartz G, Pierotti MA,
tein in rat tissues and its intracellular localization. Mol Cell Biochem Croce CM, Huebner K (1997) Replacement of Fhit in cancer cells sup-
226: 49-55 presses tumorigenicity. Proc Natl Acad Sci USA 94: 13771-13776
34. Trapasso F, Pichiorri F, Gaspari M, Palumbo T, Aqeilan RI, Gaudio E, 53. Trapasso F, Krakowiak A, Cesari R, Arkles J, Yendamuri S, Ishii H,
Okumura H, Iuliano R, Di Leva G, Fabbri M, Birk DE, Raso C, Green- Vecchione A, Kuroki T, Bieganowski P, Pace HC, Huebner K, Croce
Church K, Spagnoli LG, Venuta S, Hubner K, Croce CM (2008) Fhit in- CM, Brenner C (2003) Designed FHIT alleles establish that Fhit-indu-
teraction with ferredoxin reductase triggers generation of reactive oxy- ced apoptosis in cancer cells is limited by substrate binding. Proc Natl
gen species and apoptosis of cancer cells. J Biol Chem 283: 13736-13744 Acad Sci USA 100: 1592-1597
35. Pace HC, Garrison PN, Robinson AK, Barnes LD, Draganescu A, Ro- 54. Krakowiak A, Pęcherzewska R, Kaczmarek R, Tomaszewska A, Na-
sler A, Blackburn GM, Siprashvili Z, Croce CM, Huebner K, Brenner wrot B, Stec WJ (2011) Evaluation of influence of Ap4A analogues on
C (1998) Genetic, biochemical, and crystallographic characterization of Fhit-positive HEK293T cells; cytotoxicity and ability to induce apopto-
Fhit-substrate complexes as the active signaling form of Fhit. Proc Natl sis. Bioorg Med Chem 19: 5053-5060
Acad Sci USA 95: 5484-5489
55. Semba S, Trapasso F, Fabbri M, McCorkell KA, Volinia S, Druck T,
36. Barnes LD, Garrison PN, Siprashvili Z, Guranowski A, Robinson AK, Iliopoulos D, Pekarsky Y, Ishii H, Garrison PN, Barnes LD, Croce CM,
Ingram SW, Croce CM, Ohta M, Huebner K (1996) Fhit, a putative tu- Huebner K (2006) Fhit modulation of the Akt-survivin pathway in
mor suppressor in humans, is a dinucleoside 5 ,5  - P1, P3 - tripho- lung cancer cells: Fhit-tyrosine 114 (Y114) is essential. Oncogene 25:
sphate hydrolase. Biochemistry 35: 11529-11535 2860-2872
37. Abend A, Garrison PN, Barnes LD, Frey PA (1999) Stereochemical 56. Golebiowski F, Szulc A, Szutowicz A, Pawelczyk T (2004) Ubc9-indu-
Retention of the Configuration in the Action of Fhit on Phosphorus- ced inhibition of diadenosine triphosphate hydrolase activity of the
-Chiral Substrates. Biochemistry 38: 3668-3676 putative tumor suppressor protein Fhit. Arch Biochem Biophys 428:
160-164
38. Kisselev L, Justensen J, Wolfson A D, Frolova LY (1998) Diadenosine
oligophosphates (ApnA), a novel class of signalling molecules? FEBS 57. Kurtzman AL, Schechter N (2001) Ubc9 interacts with a nuclear lo-
Lett 427: 157-163 calization signal and mediates nuclear localization of the paired-like
homeobox protein Vsx-1 independent of SUMO-1 modification. Proc
39. McLennan AG (2000) Dinucleoside polyphosphates - friend or foe?
Natl Acad Sci USA 98: 5602-5607
Pharmacology & Therapeutics 87: 73 89
58. Chaudhuri AR, Khan IA, Prasad V, Robinson AK, Ludueńa RF, Bar-
40. Vartanian A, Alexandrov I, Prudowski I, McLennan A, Kisselev L
nes LD (1999) The tumour suppressor protein Fhit. A novel interaction
(1999) Ap4A induces apoptosis in human cultured cells. FEBS Lett
with tubulin. J Biol Chem 274: 24378-24382
456: 175-180
59. Zawacka-Pankau J, Kowalska A, Issaeva N, Burcza A, Kwiek P, Bed-
41. Vartanian A, Prudovski I, Suzuki H, Dal Pra I, Kisselev L (1997) Oppo-
narz N, Pramanik A, Banecki B, Podhajska AJ (2007) Tumor suppres-
site effects of cell differentiation and apoptosis on Ap3A/Ap4A ratio
sor Fhit protein interacts with protoporphyrin IX in vitro and enhances
in human cell cultures. FEBS Lett 415: 160-162
the response of HeLa cells to photodynamic therapy. J Photochem
42. Fisher DI, McLennan AG (2007) Correlation of intracellular diadenosi-
Photobiol 86: 35-42
ne triphosphate (Ap3A) with apoptosis in Fhit-positive HEK293 cells.
60. Zawacka-Pankau J (2009) Enlightened protein: Fhit tumor suppressor
Cancer Lett 259: 186-191
protein structure and function and its role in the toxicity of protopor-
43. Murphy GA, Halliday D, McLennan AG (2000) The Fhit tumor sup-
phyrin IX-mediated photodynamic reaction. Toxicol Appl Pharmacol
pressor protein regulates the intracellular concentration of diadeno-
241: 246-252
sine triphosphate but not diadenosine tetraphosphate. Cancer Res 60:
61. Pichiorri F, Okumura H, Nakamura T, Garrison PN, Gasparini P, Suh
2342-2344
SS, Druck T, McCorkell KA, Barnes LD, Croce CM, Huebner K (2009)
44. Sard L, Accornero P, Tornielli S, Delia D, Bunone G, Campiglio M, Co-
Correlation of fragile histidine triad (Fhit) protein structural features
lombo MP, Gramegna M, Croce CM, Pierotti MA, Sozzi G (1999) The
with effector interactions and biological functions. J Biol Chem 284:
tumor-suppressor gene FHIT is involved in the regulation of apoptosis
1040-1049
and in cell cycle control. Proc Natl Acad Sci USA 96: 8489-8492
62. Pekarsky Y, Garrison PN, Palamarchuk A, Zanesi N, Aqeilan RI, Hu-
45. Semba S, Huebner K (2006) Protein expression profiling identifies cyc-
ebner K, Barnes LD, Croce CM (2004) Fhit is a physiological target of
lophilin A as a molecular target in Fhit-mediated tumor suppression.
the protein kinase Src. Proc Natl Acad Sci USA 101: 3775-3779
Mol Canc Res 4: 529-538
63. Garrison PN, Robinson AK, Pekarsky Y, Croce CM, Barnes LD (2005)
46. Ishii H, Wang Y, Huebner K (2007) A Fhit-ing Role in the DNA Dama-
Phosphorylation of the human fhit tumor suppressor on tyrosine 114
ge Checkpoint Response. Cell Cycle 6: 1044-1048
in Escherichia coli and unexpected steady state kinetics of the phospho-
47. Hu B, Han SY, Wang X, Ottey M, Potoczek MB, Dicker A, Huebner K,
rylated forms. Biochemistry 44: 6286-6292
Wang Y (2005) Involvement of the Fhit gene in the ionizing radiation-
64. Bianchi F, Magnifico A, Olgiati C, Zanesi N, Pekarsky Y, Tagliabue E,
-activated ATR/CHK1 pathway. J Cell Physiol 202: 518-523
Croce CM, Menard S, Campiglio M (2006) FHIT-proteasome degra-
48. Pęcherzewska R, Nawrot B (2009) FHIT - białko supresorowe zaanga- dation caused by mitogenic stimulation of the EGF receptor family in
żowane w indukcję apoptozy i regulację cyklu komórkowego. Postepy
cancer cells. Proc Natl Acad Sci USA 103: 18981 18986
Biochem 55: 66-75
65. Gueven N, Becherel OJ, Kijas AW, Chen P, Howe O, Rudolph JH, Gatti
49. Saldivar JC, Shibata H, Huebner K (2010) Pathology and Biology Asso- R, Date H, Onodera O, Taucher-Scholz G, Lavin MF (2004) Aprataxin,
ciated With the Fragile FHIT Gene and Gene Product. J Cell Biochem
a novel protein that protects against genotoxic stress. Hum Mol Genet
109: 858-865
13: 1081-1093
50. Stec-Michalska K, Pęczek L, Michalski B, Wisniewska-Jarosinska M,
66. Seidle HF, Bieganowski P, Brenner C ( 2005) Disease-associated Mu-
Krakowiak A, Nawrot B (2009) Helicobacter pylori infection and fa- tations inactivate AMP-Lysine Hydrolase Activity of Aprataxin. J Biol
mily history of gastric cancer decrease expression of FHIT tumor sup- Chem 280: 20927-20931
pressor gene in gastric mucosa of dyspeptic patients. Helicobacter 14:
67. Rass U, Ahel I, West SC (2008) Molecular Mechanism of DNA Deade-
126-134
nylation by the Neurological Disease Protein Aprataxin. J Biol Chem
51. Roz L, Gramegna M, Ishii H, Croce CM, Sozzi G (2002) Restoration of
283: 33994 34001
fragile histidine triad (FHIT) expression induces apoptosis and sup-
68. Tumbale P, Appel CD, Kraehenbuehl R, Robertson PD, Williams JS,
Krahn J, Ahel I, Williams RS (2011) Structure of an aprataxin-DNA
312 www.postepybiochemii.pl
complex with insights into AOA1 neurodegenerative disease. Nat 74. Jama M, Nelson L, Mao R, Lyon E (2007) Simultaneous Amplifica-
Struct Mol Biol 18: 1189-1195 tion, Detection, and Analysis of Common Mutations in the Galactose-
-1-Phosphate Uridyl Transferase Gene. J Mol Diagn 9: 618-623
69. Gong Y, Zhu D, Ding J, Dou CN, Ren X, Gu L, Jiang T, Wang DC (2011)
Crystal structures of aprataxin ortholog Hnt3 reveal the mechanism 75. Liu H, Rodgers ND, Jiao X, Kiledjian M (2002) The scavenger mRNA
for reversal of 5 -adenylated DNA. Nat Struct Mol Biol 18: 1297-1299 decapping enzyme DcpS is a member of the HIT family of pyropho-
sphatases. EMBO J 21: 4699-4708
70. Takahashi T, Tada M, Igarashi S, Koyama A, Date H, Yokoseki A, Shi-
ga A, Yoshida Y, Tsuji S, Nishizawa M, Onodera O (2007) Aprataxin, 76. Liu SW, Jiao X, Liu H, Gu M, Lima KD, Kiledjian M (2004) Functional
causative gene product for EAOH/AOA1, repairs DNA single-strand analysis of mRNA scavenger decapping enzymes. RNA 10: 1412-1422
breaks with damaged 3 -phosphate and 3 -phosphoglycolate ends.
77. Bail S, Kiledjian M (2008) DcpS, a general modulator of cap-binding
Nucleic Acids Res 35: 3797-3809
protein-dependent processes? RNA Biol 5: 216-219
71. Durochera D, Jackson SP (2002) The FHA domain. FEBS Lett 513: 58-
78. Gu M, Fabrega C, Liu SW, Liu H, Kiledjian M, Lima CD (2004) Insights
66
into the structure, mechanism, and regulation of scavenger mRNA de-
72. Szablewski L, Skopińska A (2004) Zaburzenia metabolizmu węglowo- capping activity. Mol Cell 14: 67-80
danów powodowane mutacjami i rola diety jako terapii i Galaktoze-
79. Shen V, Liu H, Liu SW, Jiao X, Kiledjian M (2008) DcpS scavenger
mia. Medycyna Rodzinna 4: 106-112
decapping enzyme can modulate pre-mRNA splicing. RNA 14: 1132-
73. Wedekind JE, Frey PA, Rayment I (1995) Three-dimensional structure 1142
of galactose-1-phosphate uridylyltransferase from Escherichia coli at 1.8
A resolution. Biochemistry 34: 11049-11061
Histidine triad protein superfamily  biological
function and enzymatic activity
Agnieszka Krakowiak*, Izabela Fryc
Department of Bioorganic Chemistry, Centre of Molecular and Macromolecular Studies of the Polish Academy of Sciences, 112 Sienkiewicza St.,
90-363 Lodz, Poland
*
e-mail: akrakow@bio.cbmm.lodz.pl
Key words: HIT, apoptosis, HINT, FHIT, supressor, Ap3A
ABSTRACT
The HIT superfamily consists of proteins that share the histidine triad motif, His-X-His-X-His-X-X (where X is a hydrophobic amino acid),
which constitutes enzymatic catalytic center. These enzymes act as nucleotidylyl hydrolase or transferase, and the mutation of the second
histidine in the triad abolishes their activity. HIT proteins were found ubiquitous in all organisms and they were classified into 5 branches,
which are represented by human proteins: HINT1, FHIT, Aprataxin, GALT and DCPS. Because HINT1 orthologs, which belong to the evolu-
tionally oldest family branch, were found from prokaryotes to eukaryotes, it is clear that HIT motif was conserved during the evolution what
means that the enzymatic activity is necessary for functions of these proteins. However, in few cases, e.g. HINT1 and FHIT, the connection
between the biological function and the enzymatic activity is still obscure. In this review, the relations between biology and activity for 7 HIT
proteins, which were found in human, are highlighted.
Postępy Biochemii 58 (3) 2012 313


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
README (302)
tychy,komis m,313
257 313 (2)
Nacia na emeryturce Str 302
302 (2)
Dz U 00 26 313 bezpieczeństwo i higiena pracy przy ręcznych pracach transportowych
00 Program nauki Technik urządzeń audiowizualnych 313 04id 52

więcej podobnych podstron