Ini adalah komponen dari sistem renin-angiotensin (RAS), sistem hormonal yang mengatur tekanan darah dan keseimbangan cairan.
Ia juga dikenal sebagai substrat renin , dan merupakan anggota non-inhibitor dari keluarga serpin inhibitor proteinase (keluarga inhibitor MEROPS I4, ID klan, pengenal MEROPS I04.953).
Mekanisme
Angiotensinogen secara katalitik dipecah oleh renin untuk menghasilkan angiotensin I sebagai respons terhadap penurunan tekanan darah.
Angiotensin-converting enzyme (ACE) selanjutnya mengeluarkan dipeptida untuk menghasilkan angiotensin II, peptida yang aktif secara fisiologis, yang berfungsi untuk mengatur volume dan keseimbangan mineral cairan tubuh.
Angiotensin I dan angiotensin II dapat diproses lebih lanjut untuk menghasilkan angiotensin III, yang merangsang pelepasan aldosteron dan angiotensin IV. Angiotensin 1-9 dipecah dari angiotensin-1 oleh ACE2 dan dapat diproses lebih lanjut oleh ACE untuk menghasilkan angiotensin 1-7, angiotensin 1-5, dan angiotensin 1-4.
Angiotensinogen disintesis di hati dan disekresikan dalam plasma.
Angiotensinogen tampaknya berhubungan dengan kecenderungan hipertensi esensial; Hal ini juga terkait dengan kehamilan yang diinduksi (misalnya) hipertensi (preeklamsia), gangguan heterogen yang mempersulit 5-7% dari semua kehamilan dan tetap menjadi penyebab utama morbiditas dan mortalitas ibu, janin, dan bayi.
Sistem renin-angiotensin (RAS) sangat penting untuk pengaturan tekanan darah dan homeostasis air dan natrium melalui aksi angiotensin II (AngII).
Banyak peptida angiotensin bioaktif lainnya baru-baru ini telah diidentifikasi. RAS sekarang diakui sebagai regulator penting untuk berbagai fungsi fisiologis dan patofisiologis.
Angiotensinogen (AGT) adalah satu-satunya prekursor dari semua peptida angiotensin. AGT manusia memiliki panjang 485 asam amino, termasuk 33 peptida sinyal asam amino. N-terminal 10 asam amino dipecah oleh renin untuk menghasilkan angiotensin I (AngI), yang merupakan sumber dari sejumlah peptida angiotensin aktif.
Penghapusan AngI meninggalkan protein yang disebut des (AngI) AGT. Meskipun des (AngI) AGT adalah 98% dari protein asli, sifat biologis dan nasibnya sebagian besar tidak diketahui.
Faktanya, bahkan pertanyaan mendasar seperti konsentrasi relatif AGT utuh vs. des (AngI) AGT dalam plasma dan jaringan belum ditentukan.
Semakin diakui bahwa AGT lebih dari sekadar substrat pasif untuk RAS. Studi terbaru telah memberikan informasi tentang peran baru AGT dalam angiotensin yang bergantung pada peptida dan bentuk independennya.
Struktur dan fungsi protein angiotensinogenic
AGT adalah anggota superfamili serpin (inhibitor protease serin) non-inhibitor.
Anggota lain dari keluarga serpin termasuk alpha1 antitrypsin, alpha1 antichymotrypsin, dan antitrombin III. N-terminus AGT, yang mengkodekan AngI, mewakili ekstensi unik dibandingkan dengan anggota lain dari keluarga Serpin.
Model awal struktur AGT dikembangkan dengan penyelarasan urutan dengan ovalbumin, yang juga merupakan serpin non-inhibitor.
Prinsip-prinsip dasar caral struktural yang diusulkan ini dikonfirmasi ketika AGT dikristalisasi dan struktur diselesaikan untuk protein rekombinan non-glikosilasi dari tikus, tikus dan manusia.
AGT non-glikosilasi memiliki berat molekul 53 kDa dan dapat hadir dalam keadaan hingga 75 kDa tergantung pada tingkat glikosilasi.
Keragaman situs glikosilasi ini berkontribusi pada kesulitan mendapatkan kristal dengan kualitas yang cukup untuk memungkinkan difraksi sinar-X.
Pemecahan AGT oleh renin adalah langkah pembatas kecepatan untuk melepaskan AngI.
Studi struktural awal menyiratkan bahwa efisiensi pembelahan renin dapat difasilitasi oleh interaksi dengan domain di luar asam amino terminal-N AGT.
Spekulasi ini sebagian didasarkan pada Km yang lebih rendah untuk interaksi AGT dengan renin (2,6 m), dibandingkan dengan chimera antitripsin alfa1 dan asam amino terminal 17 N dari AGT yang berinteraksi dengan renin (47,5 m).
Km ini juga lebih rendah dari N-terminal tetradecapeptide yang diisolasi dari AGT. Analisis awal ini menunjukkan bahwa ada peran yang bergantung pada angiotensin dari daerah lain di luar N-terminus AGT.
Pembelahan renin dari AGT juga menunjukkan kekhususan spesies. Misalnya, AGT manusia tidak dapat dengan mudah dibelah dengan renin tikus. Ini telah ditunjukkan pada tikus yang membawa transgen AGT manusia yang membutuhkan ekspresi bersama renin manusia untuk memfasilitasi produksi AngII.
Diasumsikan bahwa keberadaan Leu11-Tyr12 pada mouse vs. AGT. Val11-Ile12 dalam AGT manusia menyebabkan perubahan kinetika enzim renin tikus untuk membelah AGT manusia.
Namun, tidak ada penelitian yang secara langsung menentukan apakah substitusi Leu11-Tyr12 pada AGT tikus untuk Val11-Ile12 dapat mengganggu pembelahan renin tikus in vivo.
Ikatan disulfida Cys18-Cys138 yang dilestarikan dalam fungsi yang bergantung pada AngII
Analisis struktural awal telah mencatat bahwa sistein pada posisi 18 dan 138 dari AGT manusia (Cys18-Cys137 pada tikus) memiliki potensi untuk membentuk ikatan disulfida antarmolekul yang dipertahankan di semua spesies.
Sebuah studi selanjutnya telah mengkonfirmasi adanya ikatan disulfida ini. Protein AGT disekresikan dengan ikatan disulfida, yang dapat direduksi dengan mekanisme yang tidak diketahui.
Resolusi struktur kristal protein AGT menemukan bahwa situs pembelahan renin AGT terkubur di ekor N-terminal AGT. Penataan ulang konformasi yang membuat situs ini dapat diakses untuk proteolisis telah terungkap dalam AGT manusia dan kompleks renin.
Jembatan disulfida diprediksi akan mengekspos N-terminus AGT melalui mekanisme yang bergantung pada redoks. Perubahan Km selama perbandingan in vitro dari pengurangan vs. keadaan teroksidasi diperbaiki dengan memasukkan protein reseptor prorenin dalam campuran reaksi.
Analisis struktural ini mengantisipasi bahwa keadaan redoks AGT mewakili mekanisme regulasi tekanan darah yang bergantung pada AngII.
Bukti prinsip untuk prediksi ini diberikan oleh proporsi yang lebih tinggi dari teroksidasi vs. Penurunan AGT, ditentukan oleh western blot, pada wanita dengan preeklamsia .
Peran AGT ikatan disulfida dalam pelepasan AngII in vivo ditentukan pada tikus dengan defisiensi substansial AGT endogen yang dipopulasi kembali dengan AGT asli atau bermutasi menggunakan pendekatan adeno-associated viral (AAV).
Sekitar 60% AGT plasma dioksidasi pada manusia, tetapi AGT plasma hampir sepenuhnya teroksidasi pada tikus.
Oleh karena itu, repopulasi tikus yang kekurangan AGT dengan AGT asli yang diturunkan dari virus harus dioptimalkan untuk pembelahan renin, sedangkan repopulasi AGT di mana kedua sistein dimutasi menjadi serin akan menghasilkan renin yang kurang efisien dalam spin-off AGT.
Namun, perbandingan tikus yang dipopulasi kembali dengan bentuk asli dan yang bermutasi menunjukkan tidak ada perbedaan dalam pelepasan AngII atau efek yang bergantung pada AngII, seperti tekanan darah dan aterosklerosis.
Temuan penelitian hewan ini tidak dapat menyangkal peran potensial ikatan disulfida ini dalam pelepasan AngI pada manusia; Namun, hasil pada wanita dengan preeklamsia harus divalidasi dengan mengukur angiotensin II dan oksidasi vs. bentuk AGT yang tereduksi dalam metode kuantitatif yang lebih tepat.
Urutan yang berpotensi fungsional dilestarikan dalam domain serin pusat AGT
Analisis konservasi di AGT memberikan wawasan yang signifikan ke daerah fungsional penting dari protein. Misalnya, delapan asam amino yang mengkodekan AngII sangat terkonservasi dalam rentang spesies yang luas.
Selain urutan yang sangat dikodekan yang mengkodekan AngII, residu hidrofobik pusat yang menstabilkan struktur protein juga sangat terkonservasi.
Juga, perbandingan konservasi urutan protein AGT telah mengungkapkan aspek menarik baik pada permukaan protein yang berinteraksi dengan renin distal dan proksimal.
AGT mengkodekan domain serin pusat, yang berisi wilayah signifikan lainnya dari residu yang dilestarikan seperti yang dipetakan pada permukaan protein menggunakan Consurf, server web untuk informasi filogenetik pemetaan permukaan.
Wilayah yang dilestarikan adalah proksimal dari urutan AngI, yang terbukti berhubungan langsung dengan renin.
Meskipun diperkirakan berkontribusi pada fungsi AGT yang bergantung pada AngII, tidak ada bukti eksperimental langsung untuk hipotesis ini. Di sisi distal permukaan pengikatan renin, dua daerah yang sangat terkonservasi juga ada.
Karena lokasinya yang jauh, wajah ini tidak mungkin berkontribusi pada pelepasan AngI atau interaksi AGT-renin.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa AGT memberikan efek independen dari AngII dan des (AngI) AGT memiliki sifat biologis langsung.
Ini termasuk efek pada fungsi ginjal, sawar darah-otak, angiogenesis, ekspansi adiposa, dan steatosis hati.
Penentuan fungsional wilayah yang dilestarikan ini dan perbedaan antara spesies in vivo akan memberikan informasi untuk memahami kontribusi struktural AGT terhadap nasib katabolik dan fungsi biologisnya yang bergantung dan tidak bergantung pada pelepasan AngI.