Mammalian Serine Racemase as a Pharmaceutical Terget

Abstract

PH.D. DISSERTATION Savčí Serinracemasa jako Cíl Terapeutického Zásahu Jana Jirásková Školitel: Jan Konvalinka Department of Biochemistry Faculty of Science Charles University Institute of Organic Chemistry and Biochemistry Gilead Sciences & IOCB Research Centre Academy of Sciences of the Czech Republic Praha 2010 Úvod Serinracemasa (SR) je pyridoxal-5'-fosfát (PLP)-dependentní enzym odpovídající za produkci D- serinu. D-serin slouží jako neuropřenašeč, a spolu s L-glutamátem působí jako agonista ionotropních N- methyl-D-aspartátových (NMDA) receptorů. NMDA receptory jsou důležité pro nervovou signalizaci. Nedávné studie na myších s nefunkčním genem pro SR (knock-out myši) ukázaly, že SR katalyzuje vznik přibližně 90% veškerého D-serinu v mozku. SR byla poprvé izolována ze souboru 60ti krysích mozků, a to v roce 1999. Orthology SR jsou přítomné jak u savců, tak i u rostlin nebo kvasinek. Savčí serinracemasy vykazují vysokou sekvenční identitu (okolo 90%). Myší a lidská SR si jsou navíc podobné svými enzymovými vlastnostmi, což podtrhuje fakt, že myší model je vhodný pro studium lidské SR. SR se vyskytuje v buněčném cytosolu, a to ve formě dimeru. Monomerní jednotka má velikost přibližně 37kDa. Kromě PLP potřebuje pro plnou aktivitu divalentní ionty, například Ca2+ nebo Mg2+ , nukleotidy, jako je ATP, a...

PH.D. DISSERTATION Mammalian Serine Racemase as a Pharmaceutical Target Jana Jirásková Supervisor: Jan Konvalinka Department of Biochemistry Faculty of Science Charles University Institute of Organic Chemistry and Biochemistry Gilead Sciences & IOCB Research Centre Academy of Sciences of the Czech Republic Praha 2010 Introduction Serine racemase is a pyridoxal-5'-phosphate (PLP) -dependent enzyme that is responsible for D- serine production. D-serine is a neurotransmitter that acts, together with L-glutamate, as agonist of ionotropic N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors, which are important for neuronal tissue signalization. Recent serine racemase knock-out mouse studies revealed that SR produces approximately 90% of brain D-serine. SR was first isolated from a pool of rat brains about a decade ago. Its orthologs are present in mammals as well as plants and yeast. Mammalian SRs share high sequence identity, about 90%. Mouse and human SRs are similar enzymatically, suggesting that mouse SR and mouse model are suitable to shed light on human SR. SR forms homodimers in solution and has a molecular weight of approximately 37 kDa per monomer. In addition to pyridoxal-5'-phosphate, the enzyme requires divalent cations such as Ca2+ or Mg2+ , nucleotides such as ATP, and reducing agents for full activity. The...