Cyclooxygenases: Structural, Cellular, and Molecular Biology

Annual Review of Biochemistry - Tập 69 Số 1 - Trang 145-182 - 2000
William L. Smith1, David L. DeWitt1, R. Michael Garavito1
1Department of Biochemistry, Michigan State University, East Lansing, MI, 48824

Tóm tắt

▪ Abstract  The prostaglandin endoperoxide H synthases-1 and 2 (PGHS-1 and PGHS-2; also cyclooxygenases-1 and 2, COX-1 and COX-2) catalyze the committed step in prostaglandin synthesis. PGHS-1 and 2 are of particular interest because they are the major targets of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) including aspirin, ibuprofen, and the new COX-2 inhibitors. Inhibition of the PGHSs with NSAIDs acutely reduces inflammation, pain, and fever, and long-term use of these drugs reduces fatal thrombotic events, as well as the development of colon cancer and Alzheimer's disease. In this review, we examine how the structures of these enzymes relate mechanistically to cyclooxygenase and peroxidase catalysis, and how differences in the structure of PGHS-2 confer on this isozyme differential sensitivity to COX-2 inhibitors. We further examine the evidence for independent signaling by PGHS-1 and PGHS-2, and the complex mechanisms for regulation of PGHS-2 gene expression.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1016/S0065-2776(08)60430-7

10.1074/jbc.271.52.33157

10.1074/jbc.274.33.22903

10.1016/S1357-2725(98)00152-6

Patrignani P, 1994, J. Pharmacol. Exp. Ther., 271, 1705

10.1056/NEJM199405053301808

10.1038/sj.bjp.0701076

10.1073/pnas.95.22.13313

Zhang Y, 1997, J. Pharmacol. Exp. Ther., 283, 1069

10.1172/JCI119400

10.1096/fasebj.11.4.9068612

Kargman SL, 1995, Cancer Res., 55, 2556

10.1073/pnas.93.10.4816

10.1093/jnci/90.6.455

10.1002/jlb.65.4.409

10.1038/42506

10.1124/mol.56.3.657

10.1007/978-1-4615-4861-4_13

10.1007/978-1-4615-4861-4_12

10.1074/jbc.273.19.11570

10.1074/jbc.274.8.4764

10.1006/abio.1999.4008

10.1182/blood.V93.10.3401.410k36_3401_3407

10.1016/S0891-5849(98)00211-1

10.1074/jbc.274.18.12263

Hara S, 1994, J. Biol. Chem., 269, 19897, 10.1016/S0021-9258(17)32104-X

10.1016/S0014-5793(97)00516-4

10.1006/bbrc.1997.7803

10.1073/pnas.96.13.7220

10.1074/jbc.273.12.6689

10.1038/26233

10.1007/978-1-4615-4871-3_39

10.1038/41780

10.1101/gad.13.12.1561

Mizuno K, 1982, Prostaglandins, 23, 743

10.1016/S0167-4838(99)00016-3

10.1021/bi00767a024

10.1074/jbc.272.34.21565

10.1074/jbc.270.18.10503

10.1021/bi00010a023

10.1016/S0014-5793(98)00657-7

10.1074/jbc.274.29.20301

10.1111/j.1432-1033.1988.tb13793.x

Lambeir AM, 1985, J. Biol. Chem., 260, 14894, 10.1016/S0021-9258(18)95676-0

10.1074/jbc.274.23.16162

10.1111/j.1432-1033.1988.tb13792.x

10.1074/jbc.274.31.21695

Egan RW, 1980, J. Biol. Chem., 255, 323, 10.1016/S0021-9258(19)86169-0

10.1074/jbc.270.43.25935

10.1021/bi962750k

10.1021/bi00026a034

Camper SA, 1985, J. Biol. Chem., 260, 12246, 10.1016/S0021-9258(17)39017-8

10.1002/jcp.1041220313

10.1074/jbc.274.14.9231

10.1074/jbc.271.7.3548

10.1016/0006-291X(87)90910-7

Lecomte M, 1990, J. Biol. Chem., 265, 5178, 10.1016/S0021-9258(19)34103-1

Tsai A, 1994, J. Biol. Chem., 269, 5085, 10.1016/S0021-9258(17)37658-5

10.1006/bbrc.1995.1237

Shi W, 2000, Biochemistry.

Shimokawa T, 1991, J. Biol. Chem., 266, 6168, 10.1016/S0021-9258(18)38099-2

Hemler ME, 1980, J. Biol. Chem., 255, 6253, 10.1016/S0021-9258(18)43731-3

10.1074/jbc.271.17.9906

10.1074/jbc.274.46.32936

10.1038/367243a0

10.1038/nsb1196-927

10.1038/384644a0

10.1074/jbc.273.12.6801

10.1006/jmbi.1998.2470

10.1006/abbi.1996.0430

Otto JC, 1994, J. Biol. Chem., 269, 19868, 10.1016/S0021-9258(17)32100-2

10.1074/jbc.270.18.10902

10.1074/jbc.273.16.9886

Otto JC, 1993, J. Biol. Chem., 268, 18234, 10.1016/S0021-9258(17)46835-9

10.1016/0167-4838(94)90148-1

10.1021/bi960577m

Tsai AL, 1993, J. Biol. Chem., 268, 8554, 10.1016/S0021-9258(18)52911-2

10.1016/0003-9861(90)90445-5

Smith WL, Marnett LJ. 1994. InMetal Ions in Biological Systems,ed. H Sigel, A Sigel, 30:163–99. New York: Marcel Dekker

Kulmacz RJ, 1987, J. Biol. Chem., 262, 10524, 10.1016/S0021-9258(18)60993-7

Ogino N, 1978, J. Biol. Chem., 253, 5061, 10.1016/S0021-9258(17)34657-4

10.1074/jbc.272.10.6114

10.1074/jbc.273.7.3888

Strieder S, 1992, J. Biol. Chem., 267, 13870, 10.1016/S0021-9258(19)49649-X

Odenwaller R, 1992, J. Biol. Chem., 267, 13863, 10.1016/S0021-9258(19)49648-8

10.1016/0090-6980(87)90246-2

10.1096/fasebj.13.10.1121

10.1073/pnas.72.12.4863

DeWitt DL, 1990, J. Biol. Chem., 265, 5192, 10.1016/S0021-9258(19)34105-5

Lecomte M, 1994, J. Biol. Chem., 269, 13207, 10.1016/S0021-9258(17)36820-5

10.1038/nsb0895-637

10.1074/jbc.271.33.20175

10.1074/jbc.274.24.17109

10.1074/jbc.270.49.29372

10.1124/mol.52.5.829

10.1074/jbc.270.33.19330

10.1074/jbc.274.33.23305

Hamberg M, 1967, J. Biol. Chem., 242, 5336, 10.1016/S0021-9258(18)99433-0

10.1021/ja00246a028

10.1021/bi962476u

Schneider C, 2000, J. Biol. Chem., 275

Shimokawa T, 1992, J. Biol. Chem., 267, 12387, 10.1016/S0021-9258(19)49852-9

Shimokawa T, 1990, J. Biol. Chem., 265, 20073, 10.1016/S0021-9258(17)30468-4

10.1074/jbc.273.10.5801

O'Neill GP, 1994, Mol. Pharmacol., 45, 245

Hsi LC, 1993, J. Lipid. Mediat., 6, 131

10.1074/jbc.272.19.12393

Kulmacz RJ, 1994, J. Biol. Chem., 269, 5527, 10.1016/S0021-9258(17)37493-8

10.1042/bj3050479

Meade EA, 1993, J. Biol. Chem., 268, 6610, 10.1016/S0021-9258(18)53294-4

Lands WEM, 1973, Adv. Biosci., 9, 15

10.1016/0161-4630(78)90037-X

10.1016/S0005-2760(98)00159-3

10.1021/bi00249a017

10.1016/S0005-2760(97)00129-X

DeWitt DL, 1999, Mol. Pharmacol., 55, 625

Laneuville O, 1994, J. Pharmacol. Exp. Ther., 271, 927

10.1074/jbc.272.14.9280

10.1074/jbc.271.26.15810

10.1074/jbc.271.32.19134

10.1016/S0006-2952(99)00158-6

10.1074/jbc.273.3.1733

10.1006/bbrc.1996.5894

10.1074/jbc.274.17.11660

10.1074/jbc.272.6.3231

10.1073/pnas.96.9.4803

10.1073/pnas.91.8.3228

10.1073/pnas.91.25.12013

10.1074/jbc.272.32.20118

10.1073/pnas.93.6.2317

10.1016/0896-6273(93)90192-T

10.1902/jop.1998.69.6.670

10.1007/978-1-4615-5325-0_27

10.1074/jbc.274.5.3103

Murakami M, 1994, J. Biol. Chem., 269, 22269, 10.1016/S0021-9258(17)31786-6

Wilborn J, 1995, Am. J. Physiol., 268, L294

10.1074/jbc.273.23.14411

10.1038/37622

10.1038/37635

10.1016/S0952-7915(96)80131-2

10.1074/jbc.271.50.32381

10.1074/jbc.271.50.32381

10.1074/jbc.271.1.186

10.1074/jbc.271.42.25936

10.1074/jbc.272.9.5952

10.1074/jbc.272.32.19891

Huang M, 1998, Cancer Res., 58, 1208

10.1074/jbc.272.49.31065

Catella-Lawson F, 1999, J. Pharmacol. Exp. Ther., 289, 735

10.1073/pnas.96.1.272

10.1677/jme.0.0160107

10.1016/S0092-8674(00)80402-X

10.1172/JCI111151

10.1016/0003-9861(92)90411-O

10.1074/jbc.272.11.6943

DeWitt DL, 1999, Mol. Pharmacol., 4, 625

10.1016/S0092-8674(00)81132-0

10.1007/BF02358623

10.1172/JCI6400

10.1172/JCI5505

10.1002/cne.903550208

10.1359/jbmr.1997.12.8.1198

10.2337/diabetes.47.9.1379

Deleted in proof

Deleted in proof

Deleted in proof

Deleted in proof

Sirois J, 1992, J. Biol. Chem., 267, 6382, 10.1016/S0021-9258(18)42706-8

Sirois J, 1992, J. Biol. Chem., 267, 11586, 10.1016/S0021-9258(19)49951-1

10.1172/JCI117620

10.1074/jbc.273.45.29279

10.1146/annurev.immunol.16.1.225

10.1074/jbc.270.52.31315

10.1074/jbc.271.49.31496

10.1002/art.1780400207

10.1002/(SICI)1097-4644(19980615)69:4<392::AID-JCB2>3.0.CO;2-I

10.1046/j.1365-2567.1998.00646.x

10.1074/jbc.272.1.601

10.1074/jbc.273.36.23183

10.1074/jbc.274.12.7611

10.1006/bbrc.1997.7064

10.1074/jbc.273.34.21875

10.1146/annurev.immunol.17.1.331

10.1074/jbc.270.30.18123

10.1074/jbc.273.49.32943

10.1074/jbc.273.21.12901

Scherle PA, 1998, J. Immunol., 161, 5681, 10.4049/jimmunol.161.10.5681

10.1074/jbc.274.1.264

10.1074/jbc.274.8.5038

10.1016/S0014-5793(98)01342-8

10.1074/jbc.272.12.8083

10.1074/jbc.273.44.28670

10.1074/jbc.273.34.22120

Ridley SH, 1997, J. Immunol., 158, 3165, 10.4049/jimmunol.158.7.3165

10.1093/carcin/19.5.723

10.1074/jbc.271.49.31742

10.1074/jbc.270.42.24965

10.1074/jbc.271.28.16633

10.1002/yea.320110408

Deleted in proof

10.1016/0014-5793(96)00600-X

10.1093/carcin/18.4.795

Mestre JR, 1997, Cancer Res., 57, 2890

Michaluart P, 1999, Cancer Res., 59, 2347

10.1074/jbc.274.16.10911

10.1016/0016-5085(94)90246-1

Sano H, 1995, Cancer Res., 55, 3785

Subbaramaiah K, 1996, Cancer Res., 56, 4424

Howe LR, 1999, Cancer Res., 59, 1572

10.1172/JCI119535

Gilbert RS, 1994, Cell. Mol. Biol. Res., 40, 653

DuBois RN, 1994, Am. J. Physiol., 266, G822

10.1172/JCI116998

10.1006/abbi.1993.1343

10.1016/S0005-2760(96)00170-1

Jones DA, 1993, J. Biol. Chem., 268, 9049, 10.1016/S0021-9258(18)52976-8

Habib A, 1993, J. Biol. Chem., 268, 23448, 10.1016/S0021-9258(19)49483-0

10.1074/jbc.272.6.3707

10.1006/abbi.1996.0259

Rzymkiewicz D, 1994, Am. J. Physiol., 266, F39

Stroebel M, 1994, J. Biol. Chem., 269, 22952, 10.1016/S0021-9258(17)31602-2

Kester M, 1994, J. Biol. Chem., 269, 22574, 10.1016/S0021-9258(17)31684-8

10.1007/978-1-4899-1810-9_65

Burch RM, 1986, J. Biol. Chem., 261, 11236, 10.1016/S0021-9258(18)67373-9

10.1073/pnas.83.19.7201

10.1128/MCB.10.5.1841

Pilbeam CC, 1993, J. Biol. Chem., 268, 25643, 10.1016/S0021-9258(19)74438-X

10.1002/jbmr.5650090607

10.1006/bbrc.1994.1136

10.1172/JCI118140

10.1210/en.135.3.1157

Kujubu DA, 1991, J. Biol. Chem., 266, 12866, 10.1016/S0021-9258(18)98774-0

10.1128/MCB.14.10.6531

10.1073/pnas.89.11.4888

10.1002/jcp.1041590110

10.1073/pnas.88.7.2692

10.1165/ajrcmb.12.3.7873203

10.1002/jlb.53.4.411

Lee SH, 1992, J. Biol. Chem., 267, 25934, 10.1016/S0021-9258(18)35698-9

Reddy ST, 1994, J. Biol. Chem., 269, 15473, 10.1016/S0021-9258(17)40703-4

Masferrer JL, 1994, J. Pharmacol. Exp. Ther., 270, 1340

10.1074/jbc.274.11.7545

10.1016/0014-5793(93)81653-H

10.1006/cimm.1996.0275

Mertz PM, 1994, J. Biol. Chem., 269, 21322, 10.1016/S0021-9258(17)31965-8

Pritchard KA, 1994, J. Biol. Chem., 269, 8504, 10.1016/S0021-9258(17)37223-X

10.1161/01.ATV.14.7.1021

10.1038/ki.1994.348

10.1172/JCI117060

10.1002/art.1780370508

10.1111/j.1432-1033.1994.tb20033.x

10.1210/jc.80.2.517

10.1016/0002-9378(95)90087-X

10.1146/annurev.ph.46.030184.001551

10.1172/JCI117719

Bailey JM, 1985, J. Lipid Res., 26, 54, 10.1016/S0022-2275(20)34404-7

Handler JA, 1990, J. Biol. Chem., 265, 3669, 10.1016/S0021-9258(19)39645-0

Kawata R, 1995, J. Immunol., 155, 818, 10.4049/jimmunol.155.2.818

10.1016/0005-2760(95)00194-8

Mahboubi K, 1998, J. Pharmacol. Exp. Ther., 285, 862

10.1016/0014-5793(94)00731-4