コレステロール側鎖切断酵素

CYP11A1
利用可能な構造
PDBオーソログ検索: PDBe RCSB
識別子
エイリアスCYP11A1、CYP11A、CYPXIA1、P450SCC、シトクロムP450ファミリー11サブファミリーAメンバー1
外部IDオミム: 118485 ; MGI : 88582 ;ホモロジーン: 37347 ;ジーンカード: CYP11A1 ; OMA : CYP11A1 - オルソログ
オーソログ
人間ねずみ
エントレズ
アンサンブル
ユニプロット
RefSeq (mRNA)

NM_001099773 NM_000781

NM_019779 NM_001346787

RefSeq(タンパク質)

NP_000772 NP_001093243

NP_001333716 NP_062753

場所(UCSC)15章: 74.34 – 74.37 Mb9章: 57.91 – 57.93 Mb
PubMed検索[ 3 ][ 4 ]
ウィキデータ
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コレステロール側鎖切断酵素は一般にP450sccと呼ばれています。ここで「scc」は側鎖切断の略語であり、より正確にはCYP11A1と呼ばれます。P450sccはミトコンドリア酵素であり、コレステロールからプレグネノロンへの変換を触媒します。これは、様々なステロイドホルモンの産生に特化したすべての哺乳類組織におけるステロイド生成過程における最初の反応です。[ 5 ]

コレステロール + 3 NADPH + 3 H + + 3 O 2 ⇄ プレグネノロン + 4-メチルペンタナール + 3 NADP + + 3 H 2 O

P450sccはシトクロムP450スーパーファミリー(ファミリー11、サブファミリーA、ポリペプチド1)の酵素のメンバーであり、 CYP11A1遺伝子によってコードされています。[ 6 ]この酵素は、炭素結合を破壊する(デスモライシス)ため、 コレステロールデスモラーゼと呼ばれることもあります。

命名法

コレステロールモノオキシゲナーゼ(側鎖切断)
識別子
EC番号1.14.15.6
CAS番号37292-81-2
データベース
インテンズIntEnzビュー
ブレンダブレンダエントリー
エクスパスNiceZymeビュー
ケッグKEGGエントリー
メタサイクル代謝経路
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
検索
PMC記事
パブメッド記事
NCBIタンパク質

この酵素クラスの系統名は、コレステロール、還元型副腎フェレドキシン:酸素酸化還元酵素(側鎖切断型)です。その他名称は以下のとおりです。

組織および細胞内の局在

コレステロール側鎖切断システムは、副腎皮質黄体に最も多く存在します。[ 5 ]このシステムは、卵巣のステロイド産生莢膜細胞と精巣のライディッヒ細胞でも高レベルで発現しています。 [ 5 ]妊娠中は、胎盤もこの酵素システムを大量に発現しています。[ 7 ] P450sccは、脳を含む他のいくつかの組織タイプにも、はるかに低レベルで存在します。[ 8 ]副腎皮質では、副腎ドキシン の濃度はP450sccとほぼ同じですが、副腎ドキシン還元酵素の発現は低レベルです。[ 9 ]

P450scc系酵素に対する特異的抗体を用いた免疫蛍光研究では、タンパク質がミトコンドリア内にのみ存在することが明らかになっています。[ 10 ] [ 11 ] P450sccはミトコンドリア内膜に結合しており、内部(マトリックス)に面しています。[ 12 ] [ 13 ]副腎皮質ドキシンと副腎皮質ドキシン還元酵素は、ミトコンドリアマトリックス内に存在する可溶性の膜タンパク質で、主に静電相互作用によって互いに結合しているようです。[ 14 ]

作用機序

P450sccは、3つのモノオキシゲナーゼ反応によってコレステロールからプレグネノロンへの変換を触媒します。これらの反応では、コレステロール側鎖の2つの水酸化反応が起こり、まず22R-ヒドロキシコレステロールが、次に20α,22R-ジヒドロキシコレステロールが生成されます。最終段階では、20番炭素と22番炭素の間の結合が切断され、プレグネノロンとイソカプロン酸アルデヒドが生成されます。

モノオキシゲナーゼの各反応には2つの電子還元当量)が必要である。電子の最初の供給源はNADPHである。[ 15 ]電子はNADPHからP450sccへ、2つの電子伝達タンパク質、すなわちアドレノドキシン還元酵素[ 16 ]アドレノドキシン[ 17 ]を介して伝達される。[ 18 ] これら3つのタンパク質は、コレステロール側鎖切断複合体を構成する。

コレステロール側鎖切断反応に3つのタンパク質が関与していることから、これら3つのタンパク質が還元酵素:副腎皮質ドキシン:P450の3元複合体として機能するかどうかという疑問が生じる。副腎皮質ドキシンとP450sccの結合に関する分光学的研究と、様々な濃度の副腎皮質ドキシン還元酵素存在下での速度論的研究の両方において、還元酵素は副腎皮質ドキシンへの結合をめぐってP450sccと競合することが示された。これらの結果は、機能的な3元複合体の形成は不可能であることを示した。[ 17 ]これらの研究から、副腎皮質ドキシンの還元酵素およびP450への結合部位は重複しており、その結果、副腎皮質ドキシンは還元酵素とP450間の移動可能な電子シャトルとして機能すると結論付けられた。[ 17 ]これらの結論は、副腎皮質ドキシンとP450の複合体の構造解析によって確認された。[ 19 ]

NADPHからP450sccへの電子伝達過程は密接に結びついていない。つまり、副腎皮質ドキシン還元酵素から副腎皮質ドキシンを経由してP450sccに電子が伝達される過程で、電子の一部が連鎖外に漏れ出し、O2と反応してスーパーオキシドラジカルを生成する。[ 20 ]ステロイド生成細胞には、ステロイド生成酵素によって生成されるラジカルに対処するための多様な抗酸化システムが含まれている。[ 21 ]

規制

各ステロイド生成細胞において、P450sccシステムタンパク質の発現は、細胞型に特異的な栄養ホルモンシステムによって制御されている。[ 5 ]束状帯副腎皮質細胞では、3つのP450sccタンパク質すべてをコードするmRNAの発現が副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)によって誘導される。[ 11 ] [ 22 ]栄養ホルモンは、ステロイド生成因子1 (SF-1)などの転写因子、ヒトの活性化タンパク質2(AP-2)のαアイソフォームなどを介して、CYP11A1遺伝子の発現を増加させる。 [ 22 ] [ 23 ]この酵素の産生は、核内受容体DAX-1によって顕著に阻害される。[ 22 ]

P450sccは常に活性ですが、その活性は内膜へのコレステロールの供給によって制限されます。したがって、この膜へのコレステロールの供給(ミトコンドリア外膜から)は、ステロイド産生の真の律速段階であると考えられています。この段階は主に、ステロイド生成急性調節タンパク質(StARまたはSTARD1)によって媒介されます。細胞がステロイドを産生するように刺激されると、コレステロールを内膜に輸送するために利用できるStARの量によって、反応の進行速度が制限されます(急性期)。長期(慢性)刺激では、コレステロールの供給はもはや問題ではなく、ステロイドを産生するシステムの能力(つまり、ミトコンドリア内のP450sccのレベル)の方が重要になると考えられています。

副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)は、ストレス状況に反応して下垂体前葉から分泌されるホルモンです。急性呼吸器疾患を患う乳児における副腎皮質のステロイド産生能に関する研究では、病態下において、グルココルチコイドであるコルチゾールの合成に対するステロイド産生能が特異的に上昇する一方、副腎皮質の他の領域から分泌されるミネラルコルチコイドであるアルドステロンやアンドロゲンであるDHEASの合成に対するステロイド産生能は上昇しないことが示されました。[ 24 ]

病理学

CYP11A1遺伝子の変異はステロイドホルモン欠乏症を引き起こし、稀ではあるが致命的となる可能性のある先天性副腎過形成を引き起こす。[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] CYP11A1の欠損は、色素沈着過度、低血糖、および再発性感染症を引き起こす可能性がある。[ 28 ]

阻害剤

コレステロール側鎖切断酵素阻害剤には、アミノグルテチミドケトコナゾールミトタンなどがある。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

ステロイドホルモンの合成

ステロイド生成。上部にコレステロール側鎖切断酵素を示す。
ステロイドホルモンの合成

追加画像

参照

参考文献

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さらに読む

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