1. Общие сведения о метаболическом пути арахидоновой кислоты
На рисунке 1 представлен каскад арахидоновой кислоты (цис-5,8,11,14-эйкозатетраеновая кислота, далее -АК). В организме человека она синтезируется из незаменимой линолевой кислоты [1] (map00591). Связь между этими двумя метаболическими путями осуществляется непосредственно через арахидоновую кислоту (на рисунке выделено синим). Источником АК для дальнейших реакций являются фосфолипиды мембран. Под действием фосфолипазы А2 АК высвобождается из мембран.Метаболиты АК, в общем случае называемые эйкозаноидами, выполняют разнообразные функции в организме. Каскад АК можно условно разделить на 3 дочерних ветви: по ферментам, которые работают с арахидоновой кислотой: циклооксигеназный путь (ферменты COX-1 и COX-2, выделено фиолетовым), липооксигеназный (5-, 12-, 15- LOX, выделено красным) и цитохром P-450 путь (выделен зеленым). Метаболиты первого пути (простагландины и тромбоксаны) вовлечены в воспалительные процессы и в процессы свертывания крови. В настоящее время простагландины найдены почти во всех тканях организма и их часто называют "местными гормонами". После связывания простагландинов со своими рецепторами на мембранах клеток-мишеней внутри клеток повышается концентрация вторичного мессенджера цАМФ (или цГМФ). Метаболиты второго пути лейкотриены и липоксины являются основными медиаторами разрешения воспаления [2]. Метаболиты третьего пути (эпоксиэйкозатриеновых кислоты (EET) и гидроксизаэйкозатриеновых кислот (HETE)) участвуют в процессах клеточной пролиферации, апоптозе, воспалительных процессах и гемостазе [3].
2. Метаболический путь арахидоновой кислоты в разных доменах жизни
Для рассмотрения метаболических путей в домене Бактерии был выбран организм Clostridium acetobutylicum ATCC 824 (Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae). На рисунке 2 зеленым цветом выделены ферменты - участники каскада АК, экспрессирующиеся в этом организме: глутатионовая пероксидаза [EC:1.11.1.9]. Можно сделать вывод, что в данном организме этот каскад не представлен.
Для рассмотрения метаболических путей в домене Археи был выбран организм Methanobrevibacter olleyae (Archaea; Euryarchaeota; Methanobacteria; Methanobacteriales; Methanobacteriaceae). В этом организме экспрессируются точно такие же ферменты, что и в предыдущем организме.
Для рассмотрения метаболических путей в домене Эукариот, Viridiplantae был выбран организм Zea mays ( Eukaryota; Viridiplantae; Streptophyta; Streptophytina; Embryophyta; Tracheophyta; Euphyllophyta; Spermatophyta; Magnoliophyta; Mesangiospermae; Liliopsida; Petrosaviidae; commelinids; Poales). На рисунке 3 зеленым цветом выделены ферменты - участники каскада АК, экспрессирующиеся в этом организме (COX-1, LOX). Можно сделать вывод, что в растениях данный метаболический путь представлен неполностью: только циклооксигеназная и, частично, липооксигеназная ветви.
Для рассмотрения метаболических путей в домене Эукариот, Viridiplantae был выбран организм Felis catus (domestic cat) (Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia). На рисунке 4 зеленым цветом выделены ферменты - участники каскада АК, экспрессирующиеся в этом организме. Из рисунка видно, что практически весь путь представлен у этого организма.
Однако если мы рассмотрим метаболизм линолевой кислоты у этого организма, то увидим, что фермента, синтезирующего из линолевой кислоты арахидоновую нет, поэтому для кошек арахидоновая кислота является незаменимой.
3. Реакция окисления PGF2 в базе данных KEGG
На рисунке 6 представлена реакция (R02683) окисления простагландина F2 (C00639) до 15-кето-простагландина F2 (C05960). Ее осуществляет фермент 15-гидроксипростагландин дегидрогеназа [1.1.1.141]. Фермент принадлежит классу оксидоредуктаз. Донором электронов служит CH-OH группа, акцептором - NAD+ или NADP+.
4. Источники
[1] https://ru.wikipedia.org/wiki/Арахидоновая_кислота
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Lipoxin
[3] Kroetz D.L., Zeldin D.C. Cytochrome P450 pathways of arachidonic acid metabolism. // Curr. Opin. Lipidol. 2002. Vol. 13, № 3. P. 273–283.