Щелочная фосфатаза

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Щелочная фосфатаза
Димер щелочной фосфатазы бактерий. Синим выделен N-конец, красным — C-конец.[1]
Димер щелочной фосфатазы бактерий. Синим выделен N-конец, красным — C-конец.[1]
Обозначения
CAS 9001-78-9
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?
Щелочная фосфатаза
Идентификаторы
Символ Alk_phosphatase
Pfam PF00245
InterPro IPR001952
SMART SM00098
PROSITE PDOC00113
SCOP 1alk
SUPERFAMILY 1alk
Доступные структуры белков
Pfam структуры
PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum 3D-модель
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Щелочна́я фосфата́за (англ. Alkaline phosphatase, ALP, ALKP) — фермент гидролаза (КФ 3.1.3.1), отщепляющая фосфат (дефосфорилирующая) от многих типов молекул, например, нуклеотидов, белков и алкалоидов. Представляет собой гомодимерный белковый фермент массой 86 килодальтон. Каждый мономер содержит пять остатков цистеина, два атома цинка и один атом магния, имеющих решающее значение для его каталитической функции.[[2]] Фермент проявляет наибольшую активность в щелочной среде[3].

Щелочные фосфатазы выполняют роль дефосфорилирующих соединений. Фермент встречается во множестве организмов, как прокариот, так и эукариот, с одной и той же общей функцией, но в различных структурных формах, подходящих для окружающей среды, в которой они функционируют. Щелочная фосфатаза обнаруживается в периплазматическом пространстве бактерий E. coli. Этот фермент термостабилен и обладает максимальной активностью при высоком рН. У человека он встречается во многих формах в зависимости от его происхождения в организме – он играет важную роль в обмене веществ в печени и развитии скелета. Из-за его широкого распространения в этих областях его концентрация в кровотоке используется диагностами в качестве биомаркера для определения таких диагнозов, как гепатит или остеомаляция. [[4]]

Бактерии[править | править код]

У бактерий щелочная фосфатаза располагается в периплазматическом пространстве, снаружи от цитоплазматической мембраны. Щелочная фосфатаза бактерий относительно устойчива к инактивации, денатурации и деградации. Возможно, одной из функций фосфатазы является отщепление фосфатов от органических молекул, так как многие фосфорилированные соединения не могут проникать через плазматическую мембрану.

Свойства[править | править код]

Фермент, выделенный из бактерий Escherichia coli, имеет оптимум рН 8.0[5], в то время как фермент, выделенный из пульпы зуба быка, имеет оптимум рН около 8.5[6].

Применение[править | править код]

Щелочная фосфатаза применяется в молекулярно-биологических исследованиях для того, чтобы отщепить фосфатные группы на 5'-конце и предотвратить лигирование этих концов. Удаление концевых фосфатов также делает возможным введение концевой радиоактивной метки. Наиболее широко используют щелочную фосфатазу из креветок, которая также наиболее легко инактивируется после отщепления фосфата.

Щелочная фосфатаза также широко используется в иммуноферментном анализе.

Ингибиторы[править | править код]

Все изоферменты щелочной фосфатазы млекопитающих, за исключением плацетарных (PALP и SEAP), ингибируются гомоаргинином, и, аналогичным образом, все, кроме кишечных и плацентарных, блокируются левамизолом.[[7]]

Другим известным примером ингибитора щелочной фосфатазы является [(4-Нитрофенил)метил]фосфоновая кислота.] [[8]]

Нагревание в течение 2 часов при 65 °C инактивирует большинство изоферментов, кроме плацентарных изоформ (PALP и SEAP).

Человек[править | править код]

Физиология[править | править код]

У человека щелочная фосфатаза представлена во всех тканях, особенно высокая концентрация в печени, желчном протоке, почках, костях и плаценте. В сыворотке крови преобладают два типа изозимов щелочной фосфатазы: скелетный и печеночный. В детском возрасте большинство щелочных фосфатаз имеют скелетное происхождение.[[9]]

В организме человека и других млекопитающих встречаются следующие изоферменты:

  • ALPI – кишечная (молекулярная масса 150 КДА)
  • ALPL – ткань-неспецифическая (выражены преимущественно в печени, костях и почках)
  • ALPP – плацентарная (изофермент Регана )
  • ALPG – зародышевых клеток

Четыре гена кодируют четыре изофермента. Ген ткань-неспецифической щелочной фосфатазы расположен на хромосоме 1, а гены трех других изоформ - на хромосоме 2. [[2]]

Диагностика[править | править код]

Нормальный уровень щелочной фосфатазы от 44 до 147 МЕ/л[10]. Уровень щелочной фосфатазы повышается при закупорке желчного протока[11]. Концентрации у детей и беременных женщин значительно выше. Пониженный уровень щелочной фосфатазы встречается гораздо реже, чем повышенный. Сниженный уровень щелочной фосфатазы — основной показатель гипофосфатазии (редкого заболевания костной ткани), которое характеризуется нарушением формирования скелета, задержкой физического развития, переломами и т. д.

Оральные контрацептивы снижают уровень щелочной фосфатазы[12].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. PDB 1ALK: Kim E. E., Wyckoff H. W. Reaction mechanism of alkaline phosphatase based on crystal structures. Two-metal ion catalysis (англ.) // J. Mol. Biol. (англ.) : journal. — 1991. — March (vol. 218, no. 2). — P. 449—464. — doi:10.1016/0022-2836(91)90724-K. — PMID 2010919.
  2. 1 2 José Luis Millán. Alkaline Phosphatases: Structure, substrate specificity and functional relatedness to other members of a large superfamily of enzymes (англ.) // Purinergic Signalling. — 2006-06. — Vol. 2, iss. 2. — P. 335–341. — ISSN 1573-9546 1573-9538, 1573-9546. — doi:10.1007/s11302-005-5435-6.
  3. Tamás L., Huttová J., Mistrk I., Kogan G. Effect of carboxymethyl chitin-glucan on the activity of some hydrolytic enzymes in maize plants (англ.) // Chem. Pap. : journal. — 2002. — Vol. 56, no. 5. — P. 326—329. Архивировано 25 июля 2011 года.
  4. Alkaline Phosphatase Level Test (ALP) (англ.). Healthline (10 August 2018). Дата обращения: 23 декабря 2020.
  5. Garen A., Levinthal C. A fine-structure genetic and chemical study of the enzyme alkaline phosphatase of E. coli. I. Purification and characterization of alkaline phosphatase (англ.) // Biochim. Biophys. Acta (англ.) : journal. — 1960. — March (vol. 38). — P. 470—483. — doi:10.1016/0006-3002(60)91282-8. — PMID 13826559.
  6. Harada M., Udagawa N., Fukasawa K., Hiraoka B. Y., Mogi M. Inorganic pyrophosphatase activity of purified bovine pulp alkaline phosphatase at physiological pH (англ.) // J. Dent. Res. (англ.) : journal. — 1986. — February (vol. 65, no. 2). — P. 125—127. — PMID 3003174.
  7. Ujjawal Sharma, Deeksha Pal, Rajendra Prasad. Alkaline Phosphatase: An Overview (англ.) // Indian Journal of Clinical Biochemistry. — 2014-07. — Vol. 29, iss. 3. — P. 269–278. — ISSN 0974-0422 0970-1915, 0974-0422. — doi:10.1007/s12291-013-0408-y.
  8. Ganellin CR, Triggle DJ, eds. (1999). Dictionary of pharmacological agents (1st ed.). London: Chapman & Hall. ISBN 978-0-412-46630-4.
  9. I. Reiss, D. Inderrieden, K. Kruse. Bestimmung der knochenspezifischen alkalischen Phosphatase bei Störungen des Kalziumstoffwechsels im Kindesalter (нем.) // Monatsschrift Kinderheilkunde. — 1996-01. — Bd. 144, H. 9. — S. 885–890. — ISSN 0026-9298. — doi:10.1007/s001120050054.
  10. MedlinePlus Medical Encyclopedia: ALP isoenzyme test (недоступная ссылка). Архивировано 16 июня 2010 года.
  11. ALP: The Test
  12. Schiele F., Vincent-Viry M., Fournier B., Starck M., Siest G. Biological effects of eleven combined oral contraceptives on serum triglycerides, gamma-glutamyltransferase, alkaline phosphatase, bilirubin and other biochemical variables (англ.) // Clin. Chem. Lab. Med. (англ.) : journal. — 1998. — November (vol. 36, no. 11). — P. 871—878. — doi:10.1515/CCLM.1998.153. — PMID 9877094.