La aspartoacilasa es una enzima hidrolasa ( EC 3.5.1.15 , aminoacilasa II , N-acetilaspartato amidohidrolasa , acetilaspartato desaminasa , acilasa II , ASPA ) que en los seres humanos está codificada por el gen ASPA . ASPA es responsable de catalizar la desacilación de N -acetil-1-aspartato ( N-acetilaspartato) en aspartato y acetato . [6] [7] Es una hidrolasa dependiente de zinc que promueve la desprotonación del agua para usarla como nucleófilo en un mecanismo análogo a muchas otras hidrolasas dependientes de zinc. [8] Se encuentra más comúnmente en el cerebro , donde controla los niveles de N-actetil-1-aspartato. Las mutaciones que provocan la pérdida de la actividad de la aspartoacilasa están asociadas con la enfermedad de Canavan , un trastorno neurodegenerativo autosómico recesivo poco común . [9]
UN SPA |
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Estructuras disponibles |
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PDB | Búsqueda de ortólogos: PDBe RCSB |
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Lista de códigos de identificación de PDB |
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4MRI , 2I3C , 2O4H , 2Q51 , 2O53 , 4NFR , 4MXU , 4TNU |
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Identificadores |
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Alias | ASPA , ACY2, ASP, aspartoacilasa |
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Identificaciones externas | OMIM : 608034 MGI : 87914 HomoloGene : 33 GeneCards : ASPA |
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Ubicación de genes ( humanos ) |
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| Chr. | Cromosoma 17 (humano) [1] |
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| Banda | 17p13.2 | Comienzo | 3.472.374 pb [1] |
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Final | 3.503.405 pb [1] |
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Ubicación de genes ( ratón ) |
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| Chr. | Cromosoma 11 (ratón) [2] |
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| Banda | 11 | 11 B4 | Comienzo | 73.304.992 pb [2] |
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Final | 73,329,596 pb [2] |
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Ontología de genes |
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Función molecular | • GO: proteína de unión 0001948 • actividad hidrolasa • actividad hidrolasa, que actúa sobre carbono-nitrógeno (pero no peptídicos) bonos, en amidas lineales • unión de iones metálicos • actividad hidrolasa, que actúan sobre enlaces éster • aspartoacilasa actividad • aminoacilasa actividad • proteína de unión idénticos
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Componente celular | • núcleo • citoplasma • citosol
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Proceso biológico | • metabolismo • amino celular proceso de biosíntesis de ácido • proceso aspartato catabólico • central de la mielinización del sistema nervioso • regulación positiva de la diferenciación de oligodendrocitos
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Fuentes: Amigo / QuickGO |
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Ortólogos |
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Especies | Humano | Ratón |
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Entrez | | |
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Ensembl | | |
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UniProt | | |
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RefSeq (ARNm) | | |
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RefSeq (proteína) | | |
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Ubicación (UCSC) | Crónicas 17: 3,47 - 3,5 Mb | Crónicas 11: 73,3 - 73,33 Mb |
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Búsqueda en PubMed | [3] | [4] |
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Wikidata |
Ver / editar humano | Ver / Editar mouse |
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Estructura del dímero de aspartoacilasa. Generado a partir de 2I3C. [5] |
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3.5.1.15 |
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Vista IntEnz |
Entrada BRENDA |
NiceZyme vista |
Entrada KEGG |
camino metabólico |
perfil |
RCSB PDB PDBe PDBsum |
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artículos | artículos | proteinas |
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La aspartoacilasa es un dímero de dos monómeros idénticos de 313 aminoácidos y utiliza un cofactor de zinc en cada uno. [5] [10] Hay dos dominios distintos en cada monómero: el dominio N-terminal de los residuos 1-212 y el dominio C-terminal de los residuos 213-313. [11] El dominio N-terminal de la aspartoacilasa es similar al de las hidrolasas dependientes de zinc, como la carboxipeptidasaA . Sin embargo, las carboxipeptidasas no tienen algo similar al dominio C. En la carboxipeptidasa A, el sitio activo es accesible para grandes sustratos como el voluminoso residuo C-terminal de los polipéptidos , mientras que el dominio C dificulta estéricamente el acceso al sitio activo en la aspartoacilasa. En cambio, el dominio N y el dominio C de la aspartoacilasa forman un canal estrecho y profundo que conduce al sitio activo. [5]
El cofactor de zinc se encuentra en el sitio activo y lo mantienen Glu-24, His-21 y His 116. [12] El sustrato se mantiene en su lugar mediante Arg-63, Asn-70, Arg-71, Tyr-164 , Arg-168 y Tyr-288. [5] El cofactor de zinc se usa para disminuir el pKa de un agua ligada de modo que pueda ocurrir un ataque al N-acetil-L-aspartato y para estabilizar el intermedio tetraédrico resultante junto con Arg-63 y Glu-178. [12]
Un monómero de aspartoacilasa con el dominio N en verde, el dominio C en amarillo y el cofactor de zinc en rojo. Generado a partir de 2I3C.
[5]Sitio activo de aspartoacilasa con un N-fosfonamidato-L-aspartato unido. Este es un análogo intermedio tetraédrico con fósforo que reemplaza al carbono atacado. En la estructura, el zinc, Arg-63 y Glu-178 estabilizan el intermedio tetraédrico. Generado a partir de 2O4H.
[12]Hay dos tipos de posibles mecanismos para las hidrolasas dependientes de zinc, dependiendo de cuál sea el nucleófilo . El primero usa agua desprotonada y el segundo ataca con un aspartato o glutamato primero formando un anhídrido . [13] La aspartoacilasa sigue el mecanismo del agua desprotonada. [12] El zinc reduce el pKa de una molécula de agua ligada y la reacción procede a través de un ataque al N-acetil-1-aspartato cuando la molécula de agua es desprotonada por Glu-178. [5] Esto conduce a un intermedio tetraédrico que es estabilizado por el zinc, Arg-63 y Glu-178. [12] Finalmente, el carbonilo se reforma, el enlace con el nitrógeno se rompe y el nitrógeno es protonado por el protón tomado por Glu-178, todo en un solo paso concertado. [13]
Mecanismo de aspartoacilasa.
[12] No se muestran todos los residuos de coordinación para mayor claridad.
La aspartoacilasa se usa para metabolizar el N-acetil-L-aspartato catalizando su desacilación. La aspartoacilasa previene la acumulación de N-acetil-L-aspartato en el cerebro. Se cree que controlar los niveles de N-acetil-L-aspartato es esencial para desarrollar y mantener la sustancia blanca . [5] No se sabe por qué se produce tanto N-acetil-L-aspartato en el cerebro ni cuál es su función principal. [14] Sin embargo, una hipótesis es que se usa potencialmente como un depósito químico que se puede aprovechar para acetato para la síntesis de acetil-CoA o aspartato para la síntesis de glutamato . [14] [15] De esta manera, se puede usar N-acetil-L-aspartato para transportar estas moléculas precursoras y se usa aspartoacilasa para liberarlas. Por ejemplo, el N-acetil-L-aspartato producido en las neuronas se puede transportar a los oligodendrocitos y el acetato liberado se puede utilizar para la síntesis de mielina . [11] [16] Otra hipótesis es que el N-acetil-L-aspartato es un osmolito esencial que actúa como una bomba de agua molecular que ayuda a mantener un equilibrio de líquidos adecuado en el cerebro. [17]
Las mutaciones que conducen a la pérdida de la actividad de la aspartoacilasa se han identificado como la causa de la enfermedad de Canavan . [18] La enfermedad de Canavan es un trastorno autosómico recesivo poco común que causa degeneración esponjosa de la sustancia blanca en el cerebro y retraso psicomotor severo, que generalmente conduce a la muerte a una edad temprana. [11] [19] La pérdida de la actividad de la aspartoacilasa conduce a la acumulación de N-acetil-L-aspartato en el cerebro ya un aumento en la concentración de orina hasta 60 veces los niveles normales. [18] Aunque el mecanismo exacto de cómo la pérdida de la actividad de la aspartoacilasa conduce a la enfermedad de Canavan no se comprende completamente, hay dos explicaciones primarias en competencia. La primera es que conduce a una síntesis de mielina defectuosa debido a una deficiencia de acetil-CoA derivada del producto acetato. [19] Otra explicación es que los niveles elevados de N-acetil-1-aspartato interfieren con su mecanismo osmorregulador normal del cerebro que conduce a un desequilibrio osmótico. [20]
Hay más de 70 mutaciones reportadas de esta enzima, pero las más comunes son las sustituciones de aminoácidos E285A y A305E. [11] E285A reduce la actividad de la aspartoacilasa hasta un 0,3% de su función normal y se encuentra en el 98% de los casos con ascendencia judía asquenazí . [21] La mutación A305E se encuentra en aproximadamente el 40% de los pacientes no judíos y reduce la actividad a aproximadamente el 10%. [21] De estas dos mutaciones, se ha tomado una estructura cristalina del mutante E285A, que muestra que la pérdida del enlace de hidrógeno del glutamato conduce a un cambio conformacional que distorsiona el sitio activo y altera la unión del sustrato, lo que lleva a un menor actividad catalítica. [11]
Distorsión del sitio activo causada por la mutación E285A. La ZAEP de tipo salvaje está a la izquierda (2O4H
[5] ) y E285A a la derecha (4NFR
[11] ).