ペルオキシダシンは、細胞外マトリックス中のチロシン残基の臭素化を媒介する

Peroxidasin mediates bromination of tyrosine residues in the extracellular matrix.

• Boushra Bathish
• Martina Paumann-Page
• Louise N Paton
• Anthony J Kettle
• Christine C Winterbourn

抄録

ペルオキシダシンはヘムペルオキシダーゼであり、臭化物を次臭化水素酸（HOBr）に酸化することで、基底膜のコラーゲン IV のスルフィリミン架橋の形成を促進する強力な酸化剤である。我々は、ペルオキシダシンによって放出された HOBr がタンパク質の他の酸化的修飾、特にペルオキシダシンを発現する PFHR9 細胞におけるチロシン残基の臭素化につながるかどうかを調べた。安定同位体希釈LC/MS/MSを用いて、HOBrを介したタンパク質修飾の特異的なバイオマーカーである3-ブロモチロシンの生成を検出した。正常培養細胞の細胞外マトリックス蛋白質中の3-ブロモチロシンのレベルは1.1 mmol/molチロシンであり、ペルオキシダーゼ阻害剤であるフロログルシノールの存在下で有意に減少した。ペルオキシダシンノックアウト細胞では、3-ブロモチロシンの量は無視できる程度であった。3-ブロモチロシンは、培養中の細胞増殖中に、そして埋め込まれたペルオキシダシンが過酸化水素と臭化物で供給されたときに単離された脱細胞化された細胞外マトリックス中に形成された。3-ブロモチロシンのレベルは、細胞内タンパク質よりも細胞外マトリックスの方が有意に高かったが、細胞内では少量しか検出されなかった。3-ブロモチロシンのレベルは、より高い臭化物濃度の存在下で増加し、生理的濃度のチオシアン酸および尿酸の存在下では減少した。しかし、これらのペルオキシダーゼ基質は、コラーゲン IV 架橋に対して中等度から最小の阻害を示した。これらの知見は、ペルオキシダーゼがタンパク質中の3-ブロモチロシンの形成を促進するという証拠を提供している。彼らは、ペルオキシダーゼによって生成された HOBr が、コラーゲン IV の架橋に対して選択的であることを示しているが、これに限定されないことを示している。これらの知見に基づき、3-ブロモチロシンを HOBr による酸化的損傷の特異的バイオマーカーとして使用することは、ペルオキシダシンの高発現に関連した臨床状態での更なる調査を保証するものである。

Peroxidasin is a heme peroxidase that oxidizes bromide to hypobromous acid (HOBr), a powerful oxidant that promotes the formation of the sulfilimine cross link in collagen IV in basement membranes. We investigated whether HOBr released by peroxidasin leads to other oxidative modifications of proteins, particularly bromination of tyrosine residues in peroxidasin-expressing PFHR9 cells. Using stable isotope dilution LC/MS/MS, we detected the formation of 3-bromotyrosine, a specific biomarker of HOBr-mediated protein modification. The level of 3-bromotyrosine in extracellular matrix proteins from normally cultured cells was 1.1 mmol/mol tyrosine and decreased significantly in the presence of the peroxidasin inhibitor, phloroglucinol. A negligible amount of 3-bromotyrosine was detected in peroxidasin-knockout cells. 3-Bromotyrosine formed both during cell growth in culture, and in the isolated decellularized extracellular matrix when embedded peroxidasin was supplied with hydrogen peroxide and bromide. The level of 3-bromotyrosine was significantly higher in extracellular matrix than intracellular proteins, although a low amount was detected intracellularly. 3-Bromotyrosine levels increased with higher bromide concentrations and decreased in the presence of physiological concentrations of thiocyanate and urate. However, these peroxidase substrates showed moderate to minimal inhibition of collagen IV cross-linking. Our findings provide evidence that peroxidasin promotes the formation of 3-bromotyrosine in proteins. They show that HOBr produced by peroxidasin is selective for, but not limited to, the cross-linking of collagen IV. Based on our findings, the use of 3-bromotyrosine as a specific biomarker of oxidative damage by HOBr warrants further investigation in clinical conditions linked to high peroxidasin expression.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.