环氧合酶：类型，反应，抑制剂 - 生物学

的环加氧酶（COXs），也被称为前列腺素H合酶或合酶前列腺素内过氧化物，加氧是属于脂肪酸酶超家族的髓过氧化物酶，并在所有脊椎动物中发现。

环加氧酶是双功能酶，因为它们具有两种不同的催化活性：环加氧酶活性和过氧化物酶活性，这使它们能够催化双加氧和花生四烯酸的还原以形成前列腺素。

环氧合酶催化的反应（来源：Pancrat通过Wikimedia Commons）

在植物，昆虫或单细胞生物中尚未发现它们，但是在脊椎动物细胞中，这些酶主要位于内质网的膜中，据报道它们存在于核膜，脂质体，线粒体，丝状结构中，囊泡等

在精液中首次检测到由环加氧酶合成的产物，这就是为什么最初认为它们是在前列腺中产生的物质的原因，这就是为什么将它们称为“前列腺素”的原因。

如今已知前列腺素是在脊椎动物的所有组织中甚至在没有前列腺的生物体中合成的，并且这些分子的不同异构体在不同的生理和病理过程中具有不同的功能，例如发烧，对细菌的敏感性等。疼痛或痛觉过敏，炎症，血栓形成，有丝分裂，血管舒张和血管收缩，排卵。肾功能等

种类

据报道，脊椎动物中存在两种类型的环氧合酶。第一个被发现和纯化的称为COX-1或简称为COX，并于1976年首次从绵羊和母牛的精囊中纯化出来。

真核生物中发现的第二种环氧合酶是1991年的COX-2。迄今为止，所有脊椎动物，包括软骨鱼，骨鱼，鸟类和哺乳动物，都已显示出具有两个编码酶的基因。 COX。

其中之一，COX-1，编码构成性的环氧合酶1，而COX-2基因编码可诱导的环氧合酶2。

COX-1和COX-2酶非常相似，据了解它们的氨基酸序列之间有60-65％的相似性。

在所有脊椎动物中，直系同源的COX-1基因（起源于不同物种的不同物种的基因）产生的COX-1蛋白具有高达其氨基酸序列同一性的95％，这同样适用于COX-2的直系同源物，其产品具有70％至90％的同一性。

颅骨鱼类和海鞘也有两个COX基因，但是它们与其他动物的基因不同，因此一些作者假设这些基因可能是在同一共同祖先的独立复制事件中产生的。

COX-1基因重约22 kb，并被组成型表达以编码COX-1蛋白，该蛋白在加工前具有约600个氨基酸残基，因为去除后具有疏水信号肽，可产生约576种蛋白氨基酸。

该蛋白主要存在于内质网中，其一般结构为同型二聚体，即两条相同的多肽链结合在一起形成活性蛋白。

另一方面，COX -2基因重约8 kb，其表达是由细胞因子，生长因子和其他物质诱导的。它编码COX-2酶，该酶具有信号肽，604个氨基酸残基和加工后的581个残基。

该酶也是同型二聚体，位于内质网和核膜之间。

2型环氧合酶（COX-2）的分子结构（来源：英语维基百科，维基百科，来自Cytochrome c）

通过对其结构的分析，已确定酶COX-1和COX-2在其N末端和邻近信号肽的位点具有表皮生长因子（EGF）的独特“模块”。英国表皮生长因子）。

在该模块中是高度保守的二硫键或桥，其充当每种同二聚酶的两个多肽之间的“二聚结构域”。

蛋白质还具有两亲性螺旋，有助于固定在膜的一层上。此外，两者的催化结构域均具有两个活性位点，一个具有环氧合酶活性，另一个具有过氧化物酶活性。

两种酶都是高度保守的蛋白质，不同物种之间在二聚化和膜结合机理以及它们催化结构域的某些特征方面几乎没有显着差异。

另外，COX蛋白具有糖基化位点，这些位点对其功能至关重要，并且绝对保守。

环氧合酶1和2负责催化前列腺素的生物合成的前两个步骤，该步骤首先是将花生四烯酸转化为前列腺素前体，称为氢过氧化物-内过氧化物PGG2。

为了使这些酶发挥功能，必须首先通过取决于其过氧化物酶活性的过程将其激活。换句话说，其主要活性取决于过氧化物底物的还原（由活性位点过氧化物酶介导），该过氧化物底物用于氧化与作为辅因子的血红素基团相关的铁。

血红素基团的氧化导致在环氧合酶活性位点形成酪氨酸基团，其激活该酶并促进环氧合酶反应的开始。该活化反应只能发生一次，因为酪氨酸基团是在该途径的最后反应期间再生的。

环氧合酶参与前列腺素的合成，前列腺素是具有保护肠道粘膜，血小板聚集和肾功能调节功能的激素，此外还参与炎症，疼痛和发热。

考虑到这些酶是产生这些激素的关键，特别是与炎症过程有关的激素，因此，许多药理研究集中在抑制环氧合酶上。

与布洛芬结合的环氧合酶1的分子结构（资料来源：Fvasconcellos 2007年5月5日，通过Wikimedia Commons）

因此，已经表明，许多非甾体抗炎药的作用机理与这些酶上环氧合酶活性位点的不可逆或可逆（抑制性）乙酰化有关。

这些药物包括吡罗昔康，布洛芬，阿司匹林，氟比洛芬，双氯芬酸，萘普生等。

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