馬カテコールエストロゲン4-ヒドロキシエキレニンは、カテコール-O-メチルトランスフェラーゼのバリアント型のより強力な阻害剤です

カテコール-o-メチルトランスフェラーゼ（COMT）は、生物学的に活性および毒性のカテコールの不活性化に重要な役割を果たします。COMTは、バリンがメチオニンで置換された野生型とバリアント形態を備えた遺伝的に多型であることが示されています。すべてではないが、いくつかの疫学的研究は、バリアント形態のホモ接合性の女性が乳がんを発症するリスクが高いことを示しています。以前は、細胞毒性/遺伝毒性馬カテコールエストロゲン代謝産物である4-ヒドロキシエキレニン（4-Ohen）がCOMTの基質であり、in vitroでのCOMTのメチル化活性の不可逆的阻害剤の両方であることを示しました。乳がんリスクとCOMT多型との関連のメカニズムをさらに理解するために、COMT触媒カテコールエストロゲンメチル化と4-Ohen媒介阻害に対するVAL/MET多型の効果を研究することは興味深いものでした。本研究では、Michaelis-Menten分析では、各形態の相対能力が4-Ohenをメチル化することに違いは示されませんでした。しかし、comtバリアント形式は、4-ohenを介した不可逆的な不活性化の影響を受けやすいことがわかりました。4-Ohenによって修飾されたCOMTのエレクトロスプレーイオン化質量分析とSDS-GEL分析により、阻害メカニズムには特定のアミノ酸のアルキル化および/または酸化が含まれることが明らかになりました。さらに、部位指向の突然変異誘発実験は、CYS33がCOMTのバリアント形態のC33A変異体が野生型と比較して触媒能力をより劇的に減少させるという事実によって実証されたCOMTの変異形態でより重要な役割を果たしたことを示しました。さらに、サーモトロピック研究は、バリアント形式がより熱硬化性であることを示しました。これにより、バリンからメチオニンの置換がCOMTのバリアント形式の二次/三次構造が変化し、4-Ohenおよび熱の不快感の影響を受けやすくなる可能性があることが示唆されました。これらのデータは、in vivoでのCOMTのバリアント形態の4-Ohenを介した阻害が、内因性および/または外因性カテコールエストロゲンの解毒効率に影響を与え、乳がんリスクとCOMT多型との関連に役割を果たす可能性があることを示唆しています。

Catechol-O-methyltransferase (COMT) plays an important role in the inactivation of biologically active and toxic catechols. It has been shown that COMT is genetically polymorphic with a wild-type and variant form where a valine has been substituted with a methionine. Several, but not all, epidemiological studies have shown that women, homozygous with the variant form, have an increased risk of developing breast cancer. Previously, we showed that 4-hydroxyequilenin (4-OHEN), a cytotoxic/genotoxic equine catechol estrogen metabolite, is both a substrate of COMT and an irreversible inhibitor of the methylation activity of COMT in vitro. To further understand the mechanism(s) of the association between the breast cancer risk and the COMT polymorphism, it was of interest to study the effect of the Val/Met polymorphism on COMT-catalyzed catechol estrogen methylation and 4-OHEN-mediated inhibition. In the present study, Michaelis-Menten analysis showed no difference between the relative ability of each form to methylate 4-OHEN. However, we found that the COMT variant form was more susceptible to 4-OHEN-mediated irreversible inactivation. Electrospray ionization mass spectrometry and SDS-gel analysis of COMT modified by 4-OHEN revealed that inhibition mechanisms include alkylation and/or oxidation of certain amino acids. In addition, site-directed mutagenesis experiments showed that Cys33 played a more important role in the variant form of COMT demonstrated by the fact that the C33A mutant of the variant form of COMT decreased its catalytic capability more dramatically as compared with that of wild type. Furthermore, thermotropic studies indicated that the variant form was more thermolabile, which suggested that the valine to methionine substitution may have changed the secondary/tertiary structure of the variant form of COMT, making it more susceptible to 4-OHEN and heat inactivation. These data suggest that 4-OHEN-mediated inhibition of the variant form of COMT in vivo might affect the detoxification efficiency of endogenous and/or exogenous catechol estrogens and play a role in the association between breast cancer risk and COMT polymorphism.