En enzimología , una 3-deshidroquinato deshidratasa ( EC 4.2.1.10 ) es una enzima que cataliza la reacción química.
3-deshidroquinato deshidratasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 4.2.1.10 | |||||||
No CAS. | 9012-66-2 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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3-deshidroquinasa de tipo I | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | DHquinase_I | |||||||
Pfam | PF01487 | |||||||
Clan pfam | CL0036 | |||||||
InterPro | IPR001381 | |||||||
PROSITE | PDOC00789 | |||||||
SCOP2 | 2dhq / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd00502 | |||||||
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Deshidroquinasa clase II | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | DHquinase_II | |||||||
Pfam | PF01220 | |||||||
PROSITE | PDOC00789 | |||||||
SCOP2 | 2dhq / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd00466 | |||||||
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- 3-deshidroquinato 3-deshidrosiquimato + H 2 O
Por lo tanto, esta enzima tiene un sustrato , 3-deshidroquinato , y dos productos , 3-deshidrosiquimato y H 2 O .
Esta enzima pertenece a la familia de las liasas , específicamente las hidroliasas, que escinden los enlaces carbono-oxígeno. Esta enzima participa en la biosíntesis de fenilalanina, tirosina y triptófano .
Descubrimiento
Se determinó que la vía del shikimato es una vía biosintética importante para la producción de aminoácidos aromáticos a través de la investigación de Bernhard Davis y David Sprinson. [1]
Papel en la vía shikimate
La 3-deshidroquinato deshidratasa es una enzima que cataliza el tercer paso de la vía del shikimato. La vía del shikimato es una vía biosintética que permite que las plantas, los hongos y las bacterias produzcan aminoácidos aromáticos . [2] Los mamíferos no tienen esta vía, lo que significa que deben obtener estos aminoácidos esenciales a través de su dieta. Los aminoácidos aromáticos incluyen fenilalanina , tirosina y triptófano . [1]
Esta enzima deshidrata el 3-deshidroquinato, convirtiéndolo en 3-deshidroshikimato, como se indica en el diagrama adyacente. Este es el tercer paso en la vía Shikimate. Pertenece a la familia de las liasas , específicamente las hidroliasas, que escinden los enlaces carbono-oxígeno. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 3-deshidroquinato hidro-liasa (formadora de 3-deshidrohikimato) . Esta enzima es uno de los pocos ejemplos de evolución convergente . Las dos versiones separadas de esta enzima tienen diferentes secuencias de aminoácidos. [2]
La 3-deshidroquinato deshidratasa también se conoce comúnmente como deshidroquinato deshidratasa y DHQD . Otros nombres incluyen 3-deshidroquinato hidrolasa, DHQase, 3-deshidroquinasa, 5-deshidroquinasa, deshidroquinasa, 5-deshidroquinato deshidratasa, 5-deshidroquinato hidrolasa y 3-deshidroquinato hidrolasa. [2]
Orígenes evolutivos
Finalidades de los productos
Los aminoácidos aromáticos producidos por la vía del ácido shikimato son utilizados por las plantas superiores como bloques de construcción de proteínas y como precursores de varios metabolitos secundarios. Ejemplos de tales metabolitos secundarios son pigmentos y compuestos vegetales para defenderse de herbívoros, insectos y luz ultravioleta. Los metabolitos secundarios aromáticos específicos producidos, así como cuándo y en qué cantidades se producen, varían según los diferentes tipos de plantas. Los mamíferos consumen aminoácidos esenciales en su dieta, convirtiéndolos en precursores de sustancias importantes como los neurotransmisores.
Evolución convergente
Como se mencionó anteriormente, existen dos clases de 3-deshidroquinato deshidratasa, conocidas como tipos I y II. Estas dos versiones tienen diferentes secuencias de aminoácidos y diferentes estructuras secundarias . El tipo I está presente en hongos, plantas y algunas bacterias, para la biosíntesis del corismato . Cataliza la deshidratación en cis del 3-deshidroquinato a través de un intermedio de imina covalente. El tipo I es susceptible al calor y tiene valores de K m en el rango micromolar bajo. El tipo II está presente en la vía del quinato de los hongos y en la vía del shikimato de la mayoría de las bacterias. Cataliza una trans-deshidratación usando un enolato intermedio. Es termoestable y tiene valores de K m uno o dos órdenes de magnitud más altos que los valores de Tipo IK m . [1]
La enzima tipo I mejor estudiada es la de Escherichia coli (gen aroD) y bacterias relacionadas . Es una proteína homodimérica . En los hongos , la deshidroquinasa forma el núcleo del complejo AROM pentafuncional , que cataliza cinco pasos consecutivos en la vía del shikimato . [3] Una histidina está involucrada en el mecanismo catalítico . [4]
Otros fines
La 3-deshidroquinato deshidratasa también es una enzima presente en el proceso de degradación del quinato. Tanto el 3-deshidroquinato como el 3-deshidroshikimato son intermedios en el mecanismo de reacción. La siguiente imagen muestra este proceso en Quinate Degradation. [1]
Estructura
Aplicaciones
La vía Shikimate se ha convertido en un foco de investigación sobre el desarrollo de herbicidas y agentes antimicrobianos porque es una vía esencial en muchas plantas, bacterias y parásitos, pero no existe en los mamíferos. [1]
Los inhibidores de la vía del shikimato en mycobacterium tienen el potencial de tratar la tuberculosis. [5] [6]
La mayor parte de la 3-deshidroquinato-deshidratasa en bacterias y plantas superiores es DHQD tipo I. [1]
Referencias
- ↑ a b c d e f Herrmann KM (julio de 1995). "La vía Shikimate: primeros pasos en la biosíntesis de compuestos aromáticos" . La célula vegetal . 7 (7): 907–919. doi : 10.1105 / tpc.7.7.907 . PMC 160886 . PMID 12242393 .
- ^ a b c Herrmann KM (enero de 1995). "La vía del shikimato como entrada al metabolismo secundario aromático" . Fisiología vegetal . 107 (1): 7–12. doi : 10.1104 / pp.107.1.7 . PMC 161158 . PMID 7870841 .
- ^ Arora Verasztó, H; Logotheti, M; Albrecht, R; Leitner, A; Zhu, H; Hartmann, MD (6 de julio de 2020). "Arquitectura y dinámica funcional del complejo AROM pentafuncional". Biología química de la naturaleza . 16 (9): 973–978. doi : 10.1038 / s41589-020-0587-9 . PMID 32632294 . S2CID 220375879 .
- ^ Deka RK, Kleanthous C, Coggins JR (noviembre de 1992). "Identificación del residuo de histidina esencial en el sitio activo de la deshidroquinasa de Escherichia coli" . La revista de química biológica . 267 (31): 22237–42. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 41660-2 . PMID 1429576 .
- ^ Dias MV, Snee WC, Bromfield KM, Payne RJ, Palaninathan SK, Ciulli A, Howard NI, Abell C, Sacchettini JC, Blundell TL (junio de 2011). "Investigación estructural de diseños de inhibidores dirigidos a 3-deshidroquinato deshidratasa de la vía shikimate de Mycobacterium tuberculosis". La revista bioquímica . 436 (3): 729–39. doi : 10.1042 / BJ20110002 . PMID 21410435 .
- ^ Reichau S, Jiao W, Walker SR, Hutton RD, Baker EN, Parker EJ (mayo de 2011). "Potentes inhibidores de una enzima de la vía del shikimato de Mycobacterium tuberculosis: combinación de mecanismo y diseño basado en modelos" . La revista de química biológica . 286 (18): 16197–207. doi : 10.1074 / jbc.M110.211649 . PMC 3093739 . PMID 21454647 .
Otras lecturas
- Mitsuhashi S, Davis BD (septiembre de 1954). "Biosíntesis aromática. XII. Conversión del ácido 5-deshidroquínico en ácido 5-deshidroquimico dy 5-deshidroquinasa". Biochimica et Biophysica Acta . 15 (1): 54–61. doi : 10.1016 / 0006-3002 (54) 90093-1 . PMID 13198937 .
- Mitsuhashi S, Davis BD (octubre de 1954). "Biosíntesis aromática. XIII. Conversión de ácido quínico en ácido 5-deshidroquínico por deshidrogenasa quínica". Biochimica et Biophysica Acta . 15 (2): 268–80. doi : 10.1016 / 0006-3002 (54) 90069-4 . PMID 13208693 .