Гиалуронидаза

Гиалуронидаза

Идентификаторы
Шифр КФ	[www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC3/2/1/35.html 3.2.1.35]
Номер CAS	[www.chemnet.com/cas/supplier.cgi?exact=dict&terms=37326-33-3 37326-33-3]
Базы ферментов
IntEnz	[www.ebi.ac.uk/intenz/query?cmd=SearchEC&ec=3.2.1.35 IntEnz view]
BRENDA	[www.brenda-enzymes.org/php/result_flat.php4?ecno=3.2.1.35 BRENDA entry]
ExPASy	[www.expasy.org/enzyme/3.2.1.35 NiceZyme view]
MetaCyc	[biocyc.org/META/substring-search?type=NIL&object=3.2.1.35 metabolic pathway]
KEGG	[www.genome.ad.jp/dbget-bin/www_bget?enzyme+3.2.1.35 KEGG entry]
PRIAM	[priam.prabi.fr/cgi-bin/PRIAM_profiles_CurrentRelease.pl?EC=3.2.1.35 profile]
PDB structures	[www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=EnzymeClassificationQuery&Enzyme_Classification=3.2.1.35 RCSB PDB] [www.ebi.ac.uk/pdbe-srv/PDBeXplore/enzyme/?ec=3.2.1.35 PDBe] [www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/cgi-bin/enzymes/GetPage.pl?ec_number=3.2.1.35 PDBsum]
Gene Ontology	[amigo.geneontology.org/cgi-bin/amigo/go.cgi?query=GO:0004415&view=details AmiGO] • [www.ebi.ac.uk/ego/DisplayGoTerm?id=GO:0004415&format=normal EGO]
Поиск
PMC	[www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&term=3.2.1.35%5BEC/RN%20Number%5D%20AND%20pubmed%20pmc%20local%5Bsb%5D статьи]
PubMed	[www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&term=3.2.1.35%5BEC/RN%20Number%5D статьи]
NCBI	[www.ncbi.nlm.nih.gov/protein?term=3.2.1.35%5BEC/RN%20Number%5D NCBI proteins]
CAS	[tools.wmflabs.org/magnustools/cas.php?language=en&cas=37326-33-3 37326-33-3]

Гиалуронида́зы — общее название группы ферментов различного происхождения, способных расщеплять кислые мукополисахариды (в т. ч. гиалуроновую кислоту).

История открытия

Впервые о способности экстракта из семенников быка увеличивать проницаемость тканей сообщил Ф. Дюран-Рейналь (F. Duran-Reynals) в 1928 году. Действующий агент был назван фактором распространения (англ. spreading factor), вследствие его способности увеличивать скорость распространения вирусных вакцин от места подкожной инъекции. В 1931 году аналогичный фактор был выделен из сперматозоидов.В 1936—37 годах Карл Мейер с сотр. доказали способность фактора распространения из семенников быка деградировать полисахаридные кислоты, выделенные из стекловидного тела глаза, пупочных канатиков и бактерий рода Streptococcus и показали, что его действие аналогично действию выделенного ими автолитического фермента бактерий рода Pneumococcus. У различных авторов того времени данный фермент имел различные названия: фактор диффузии (англ. diffusing factor), муколитический фермент, муциназа. В 1940 году К. Мейером с сотр. был введен термин гиалуронидаза для обозначения группы ферментов различного происхождения, способных расщеплять кислые мукополисахариды. С этого времени термин «гиалуронидаза» начал использоваться различными авторами как синоним «фактора распространения», что не совсем корректно, поскольку в то время как все гиалуронидазы действуют как фактор диффузии, не все факторы диффузии являются гиалуронидазами.

Общая классификация и источники

В соответствии с классификацией, данной Карлом Мейером (Karl Meyer) , гиалуронидазы можно разделить на типы с использованием таких признаков как источник фермента, используемые субстраты, условия и тип катализируемой реакции, образующиеся продукты.

• Тип I. Гиалуронидазы тестикулярного типа (гиалуронат-эндо-β-N-ацетилгексозаминидазы, КФ 3.2.1.35)

• Тип Ia. Собственно тестикулярная гиалуронидаза. Содержится в семенниках и в сперме млекопитающих, молоках рыб.
• Тип Ib. Лизосомальная гиалуронидаза. Содержится в лизосомах клеток различных тканей (печень, синовиальная ткань и др.), а также в некоторых физиологических жидкостях (сыворотка крови, синовиальная жидкость и др.)
• Тип Ic. Субмандибулярная гиалуронидаза. Содержится в слюне и слюнных железах млекопитающих, в пчелином и змеином ядах.

• Тип II. Гиалуронидаза слюны пиявок (гиалуронат-эндо-β-глюкуронидаза, КФ 3.2.1.36) Содержится в слюне и слюнных железах пиявок. Впервые была обнаружена в слюне медицинской пиявки.
• Тип III. Микробные гиалуронидазы (гиалуронат-лиазы; элиминирующие гиалуронат-эндо-β-N-ацетилгексозаминидазы, КФ 4.2.99.1)

• Тип IIIa. Выделяется из многих видов бактерий (Clostridium perfringens, Proteus vulgaris, пневмококка, родов Streptococcus, Staphylococcus, Flavobacterium и др.).
• Тип IIIb. Выделяется из бактерий рода Streptomyces. Содержится в почве.

Химические свойства

Субстраты и ингибиторы

Субстратами гиалуронидаз могут являться следующие мукополисахариды: гиалуроновая кислота, хондроитин, хондроитин сульфаты, дерматан-сульфат, а также их олигосахаридные производные (от гексасахаридов и выше).

Дерматан-сульфат подвергается гидролизу гиалуронидазами в меньшей степени, поскольку выступает в роли как субстрата, так и ингибитора данного фермента. Также действие гиалуронидаз ингибируется некоторыми полианионами, схожими по структуре с субстратами (напр. гепарин, кератан-сульфат), и солями тяжёлых металлов (в наибольшей степени меди и железа).

Ферментативная активность: реакции и условия

Тип I

Гидролизуют β-N-ацетилгексозаминидные связи субстрата. Конечными продуктами гидролиза являются тетрасахариды, имеющие аминосахар на восстанавливающем конце молекулы.

Кроме того, тестикулярная (Ia) и лизосомальная (Ib) Гиалуронидазы способны к трансгликозилазной активности, проявляющейся в перенесении дисахаридных фрагментов между молекулами субстрата.

Тестикулярная гиалуронидаза проявляет ферментативную активность в диапазоне рН 4,0 — 7,0. Для лизозомальной и субмандибулярной (Ic) гиалуронидаз такой диапазон более узок (3,5 — 4,5).

Собственно тестикулярная гиалуронидаза, в отличие от всех остальных гиалуронидаз, обладает высокой термической стабильностью и сохраняет ферментативную активность до 50 °C.

Тип II

Гидролизует β-глюкуронидные связи исключительно в гиалуроновой кислоте. Конечными продуктами гидролиза являются тетрасахариды, имеющие глюкуроновую кислоту на восстанавливающем конце молекулы.

Оптимальное значение рН для гиалуронидаз данного типа равно 6,0.

Тип III

Гидролизуют β-N-ацетилгексозаминидные связи субстрата, одновременно с этим дегидратируя по 4-й связи остаток уроновой кислоты на невосстанавливающем конце молекулы.

Конечными продуктами ферментативной реакции в случае гиалуронидазы типа IIIa являются дисахариды с аминосахаром на восстанавливающем конце молекулы.

В случае гиалуронидазы типа IIIb субстратом является исключительно гиалуроновая кислота, а конечными продуктами являются тетра- и гексасахариды с N-ацетилглюкозамином на восстанавливающем конце молекулы.

Оптимальные для проявления ферментативной активности микробных гиалуронидаз значения рН различаются в зависимости от природы субстрата: для сернокислых эфиров (хондроитин сульфаты, дерматан-сульфат) оптимальными являются значения рН 8,0 — 9,0, в то время как для гиалуроновой кислоты и хондроитина — значения в районе 6,8.

Биологические функции

Большинство функций, которые выполняют гиалуронидазы в живой природе, связаны с их способностью увеличивать проницаемость тканей за счёт снижения вязкости мукополисахаридов, входящих в их состав.

Тестикулярная гиалуронидаза, содержащаяся в акросомах сперматозоидов млекопитающих, способствует процессу оплодотворения яйцеклетки. Гиалуронидазы ядов змей и насекомых, а также слюны пиявок увеличивают проницаемость капилляров в месте укуса.

Также гиалуронидазы выступают в качестве пищеварительного фермента (гиалуронидазы бактерий, слюны млекопитающих).

Повышенная активность гиалуронидазы характерна для многих клеточных линий метастазирующих злокачественных опухолей; делаются попытки использовать препараты, подавляющие эту активность, в качестве противоопухолевых средств.

Применение

В медицине

В качестве лекарственного средства в медицине используются главным образом препараты тестикулярной гиалуронидазы, выделенной из семенников крупного рогатого скота. Основное применение — при заболеваниях, сопровождающихся ростом соединительной ткани, в косметологии, а также для увеличения биодоступности лекарств и вакцин. Принятый ранее в фармакологической практике термин «лидаза» («lydase») в настоящее время не рекомендован к использованию в качестве синонима гиалуронидазы .

В процедурах экстракорпорального оплодотворения раствор тестикулярной гиалуронидазы применяют для удаления слоя фолликулярных клеток, окружающих яйцеклетку. Удаление слоя фолликулярных клеток необходимо для проведения микрохирургического оплодотворения - ИКСИ .

Стрептококковая гиалуронидаза используется при диагностике стрептококковых инфекций.

В последнее время разработаны препараты, в которых пролонгирование ферментативной активности гиалуронидазы достигается путём иммобилизации фермента на высокомолекулярных носителях.

Повышенное содержание гиалуронидазы в моче используется как один из биохимических маркеров рака мочевого пузыря.

Прочее применение

Есть сведения о применении гиалуронидаз в кожевенном производстве .