La 6-fosfogluconolactonasa (6PGL, PGLS) es una enzima citosólica que se encuentra en todos los organismos y que cataliza la hidrólisis de la 6-fosfogluconolactona a ácido 6-fosfoglucónico en la fase oxidativa de la vía de las pentosas fosfato . [2] La estructura terciaria de 6PGL emplea un pliegue de hidrolasa α / β , con residuos del sitio activo agrupados en los bucles de las hélices α. Sobre la base de la estructura cristalina de la enzima, se propone que el mecanismo dependa de la transferencia de protones por un residuo de histidina en el sitio activo. [1] 6PGL cataliza selectivamente la hidrólisis de δ-6-fosfogluconolactona y no tiene actividad sobre el isómero γ .[3]
6-fosfogluconolactonasa | ||||||
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Identificadores | ||||||
Símbolo | PGLS | |||||
Gen NCBI | 25796 | |||||
HGNC | 8903 | |||||
OMIM | 604951 | |||||
RefSeq | NM_012088 | |||||
UniProt | O95336 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 3.1.1.31 | |||||
Lugar | Chr. 19 p13.2 | |||||
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Mecanismo enzimático
Se ha propuesto que la hidrólisis de 6PGL de 6-fosfogluconolactona a ácido 6-fosfoglucónico proceda mediante transferencia de protones al átomo de oxígeno del anillo O5, [4] similar a la xilosa isomerasa [5] y la ribosa-5-fosfato isomerasa . [6] La reacción se inicia mediante el ataque de un ion hidróxido en el éster C5 . Se forma un intermedio tetraédrico y sigue la eliminación del enlace éster, con la ayuda de la donación de un protón de un residuo de histidina del sitio activo. El residuo específico que participa en la transferencia de protones eludió a los investigadores hasta 2009, ya que estudios estructurales previos demostraron dos posibles conformaciones del sustrato en el sitio activo, que colocan el oxígeno del anillo O5 próximo a un residuo de arginina o histidina. [1] Se emplearon simulaciones de dinámica molecular para descubrir que el residuo que dona un protón es histidina, y que los residuos de arginina solo participan en la estabilización eléctrica del grupo fosfato cargado negativamente. [4] La estabilización eléctrica del complejo enzima-sustrato también se produce entre el producto carboxilato y las aminas del esqueleto de los residuos de glicina circundantes. [4]
Estructura de la enzima
El 6PGL en Homo sapiens existe como un monómero en condiciones fisiológicas citosólicas y está compuesto por 258 residuos de aminoácidos con una masa molecular total de ~ 30 kDa . [7] La estructura terciaria de la enzima utiliza un pliegue de hidrolasa α / β , con hojas β paralelas y antiparalelas rodeadas por ocho hélices α y cinco hélices de 3 10 hélices . [1] La estabilidad de la estructura terciaria de la proteína se refuerza a través de puentes salinos entre el ácido aspártico y los residuos de arginina , y de interacciones de apilamiento de cadenas laterales aromáticas . [1] Se encontró que el 6PGL aislado de Trypanosoma brucei se une a un ion Zn +2 en una función no catalítica, pero esto no se ha observado en otros organismos, incluidos Thermotoga maritima y Vibrio cholerae . [1]
Función biológica
La 6-fosfogluconolactonasa cataliza la conversión de 6-fosfogluconolactona en ácido 6-fosfoglucónico, ambos intermedios en la fase oxidativa de la vía de las pentosas fosfato , en la que la glucosa se convierte en ribulosa 5-fosfato . La fase oxidativa de la vía de las pentosas fosfato libera CO 2 y da como resultado la generación de dos equivalentes de NADPH a partir de NADP + . El producto final, ribulosa 5-fosfato, se procesa adicionalmente por el organismo durante la fase no oxidativa de la pentosa fosfato vía a biomoléculas Sintetizar incluyendo nucleótidos , ATP , y Coenzima A . [2]
La enzima que precede al 6PGL en la vía de las pentosas fosfato, la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa , forma exclusivamente el isómero δ de la 6-fosfogluconolactona. Sin embargo, si se acumula, este compuesto puede sufrir un reordenamiento intramolecular para isomerizarse a la forma γ más estable, que no puede ser hidrolizada por 6PGL y no puede continuar hasta la fase no oxidativa de la ruta de la pentosa fosfato. Al hidrolizar rápidamente el isómero δ de la 6-fosfogluconolactona, el 6PGL evita su acumulación y la formación subsiguiente del isómero γ, que sería un desperdicio de los recursos de glucosa disponibles para la célula. [3] La 6-fosfogluconolactona también es susceptible al ataque de nucleófilos intracelulares , evidenciado por α-N-6-fosfogluconoilación de proteínas marcadas con His expresadas en E. coli , [8] [9] e hidrólisis eficiente de 6-fosfogluconolactona por 6PGL previene la acumulación de lactona y las consiguientes reacciones tóxicas entre el intermedio de lactona y la célula. [3]
Relevancia de la enfermedad
Malarial parásitos Plasmodium berghei y Plasmodium falciparum se han demostrado para expresar un enzima bi-funcional que exhibe tanto deshidrogenasa de glucosa-6-fosfato y la actividad de 6-fosfogluconolactonasa, lo que le permite catalizar los dos primeros pasos de la pentosa fosfato vía. [10] Esta enzima bifuncional ha sido identificada como un objetivo farmacológico para los parásitos de la malaria, [11] y la detección de alto rendimiento de inhibidores de moléculas pequeñas ha dado como resultado el descubrimiento de nuevos compuestos que potencialmente pueden traducirse en potentes antipalúdicos . [12] [13]
Referencias
- ^ a b c d e f Delarue M, Duclert-Savatier N, Miclet E, Haouz A, Giganti D, Ouazzani J, Lopez P, Nilges M, Stoven V (febrero de 2007). "Estructura tridimensional e implicaciones para el mecanismo catalítico de la 6-fosfogluconolactonasa de Trypanosoma brucei". Revista de Biología Molecular . 366 (3): 868–81. doi : 10.1016 / j.jmb.2006.11.063 . PMID 17196981 .
- ^ a b Berg J, Tymoczko J, Stryer L (2012). Bioquímica (Séptima ed.). Nueva York, NY 10010: WH Freeman and Company. págs. 600–601. ISBN 9781429229364.Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )
- ^ a b c Miclet E, Stoven V, Michels PA, Opperdoes FR, Lallemand JY, Duffieux F (septiembre de 2001). "El análisis espectroscópico de RMN de los dos primeros pasos de la vía de las pentosas-fosfato aclara el papel de la 6-fosfogluconolactonasa" . La revista de química biológica . 276 (37): 34840–6. doi : 10.1074 / jbc.M105174200 . PMID 11457850 .
- ^ a b c Duclert-Savatier N, Poggi L, Miclet E, Lopes P, Ouazzani J, Chevalier N, Nilges M, Delarue M, Stoven V (mayo de 2009). "Información sobre el mecanismo enzimático de la 6-fosfogluconolactonasa de Trypanosoma brucei utilizando datos estructurales y simulación de dinámica molecular". Revista de Biología Molecular . 388 (5): 1009–21. doi : 10.1016 / j.jmb.2009.03.063 . PMID 19345229 .
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enlaces externos
- 6-fosfogluconolactonasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- Collard F, Collet JF, Gerin I, Veiga-da-Cunha M, Van Schaftingen E (octubre de 1999). "Identificación del ADNc que codifica la 6-fosfogluconolactonasa humana, la enzima que cataliza el segundo paso de la ruta de las pentosas fosfato (1)" . Cartas FEBS . 459 (2): 223–6. doi : 10.1016 / S0014-5793 (99) 01247-8 . PMID 10518023 . S2CID 29302175 .