La aconitasa (aconitato hidratasa; EC 4.2.1.3 ) es una enzima que cataliza la isomerización estereoespecífica de citrato a isocitrato mediante cis - aconitato en el ciclo del ácido tricarboxílico , un proceso no redox activo. [3] [4] [5]
aconitate hidratasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 4.2.1.3 | |||||||
No CAS. | 9024-25-3 | |||||||
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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Familia de la aconitasa (aconitato hidratasa) | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Aconitasa | |||||||
Pfam | PF00330 | |||||||
InterPro | IPR001030 | |||||||
PROSITE | PDOC00423 | |||||||
SCOP2 | 1aco / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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Estructura
Aconitase, que se muestra en las estructuras en el margen derecho de esta página, tiene dos estructuras ligeramente diferentes, dependiendo de si está activada o desactivada. [6] [7] En la forma inactiva, su estructura se divide en cuatro dominios. [6] Contando desde el extremo N , solo los primeros tres de estos dominios están involucrados en interacciones cercanas con el grupo [3Fe-4S], pero el sitio activo consta de residuos de los cuatro dominios, incluido el dominio C-terminal más grande. . [6] El grupo Fe-S y un anión SO 4 2− también residen en el sitio activo. [6] Cuando la enzima se activa, gana un átomo de hierro adicional, creando un grupo [4Fe-4S]. [7] [8] Sin embargo, la estructura del resto de la enzima prácticamente no ha cambiado; los átomos conservados entre las dos formas están esencialmente en las mismas posiciones, hasta una diferencia de 0,1 angstroms. [7]
Función
En contraste con la mayoría de las proteínas de hierro-azufre que funcionan como portadores de electrones, el grupo de hierro-azufre de la aconitasa reacciona directamente con un sustrato enzimático. Aconitasa tiene un grupo activo [Fe 4 S 4 ] 2+ , que puede convertirse en una forma inactiva [Fe 3 S 4 ] + . Se ha demostrado que tres residuos de cisteína (Cys) son ligandos del centro [Fe 4 S 4 ]. En el estado activo, el ion de hierro lábil del grupo [Fe 4 S 4 ] no está coordinado por Cys sino por moléculas de agua.
La proteína de unión a elementos que responde al hierro (IRE-BP) y la 3-isopropilmalato deshidratasa (α-isopropilmalato isomerasa; EC 4.2.1.33 ), una enzima que cataliza el segundo paso en la biosíntesis de leucina , son homólogos conocidos de la aconitasa. Los elementos reguladores de hierro (IRE) constituyen una familia de estructuras de bucle de tallo no codificantes de 28 nucleótidos que regulan el almacenamiento de hierro, la síntesis de hemo y la absorción de hierro. También participan en la unión de los ribosomas y controlan la renovación del ARNm (degradación). La proteína reguladora específica, la IRE-BP, se une a las IRE en las regiones 5 'y 3', pero solo al ARN en forma de apo, sin el grupo Fe-S. La expresión de IRE-BP en células cultivadas ha revelado que la proteína funciona como aconitasa activa, cuando las células están repletas de hierro, o como proteína de unión a ARN activa, cuando las células están agotadas en hierro. Las IRE-BP mutantes, en las que cualquiera o todos los residuos de Cys implicados en la formación de Fe-S se reemplazan por serina , no tienen actividad aconitasa, pero conservan las propiedades de unión al ARN.
La aconitasa es inhibida por el fluoroacetato , por lo tanto, el fluoroacetato es venenoso. El fluoroacetato, en el ciclo del ácido cítrico, puede entrar inocentemente como fluorocitrato. Sin embargo, la aconitasa no puede unirse a este sustrato y, por lo tanto, se detiene el ciclo del ácido cítrico. El grupo de azufre de hierro es muy sensible a la oxidación por superóxido . [9]
Mecanismo
Aconitasa emplea un mecanismo de deshidratación-hidratación. [10] Los residuos catalíticos implicados son His-101 y Ser-642. [10] His-101 protona el grupo hidroxilo en C3 del citrato, lo que le permite salir como agua, y Ser-642 abstrae simultáneamente el protón en C2, formando un doble enlace entre C2 y C3, formando un cis -aconitado intermedio. [10] [13] En este punto, el intermedio se gira 180 °. [10] Esta rotación se conoce como un "giro". [11] Debido a este cambio, se dice que el intermedio pasa de un "modo citrato" a un "modo isocitrato". [14]
Cómo exactamente ocurre este cambio es discutible. Una teoría es que, en la etapa del mecanismo que limita la velocidad , el cis -aconitate se libera de la enzima y luego se vuelve a unir en el modo de isocitrato para completar la reacción. [14] Este paso de limitación de velocidad asegura que se forme la estereoquímica correcta , específicamente (2R, 3S), en el producto final. [14] [15] Otra hipótesis es que el cis -aconitate permanece unido a la enzima mientras pasa del modo citrato al isocitrato. [10]
En cualquier caso, voltear cis -aconitate permite que las etapas de deshidratación e hidratación ocurran en caras opuestas del intermedio. [10] Aconitasa cataliza la eliminación trans / adición de agua, y el cambio garantiza que se forme la estereoquímica correcta en el producto. [10] [11] Para completar la reacción, los residuos de serina e histidina invierten sus acciones catalíticas originales: la histidina, ahora básica, extrae un protón del agua, preparándolo como nucleófilo para atacar en C2, y la serina protonada se desprotona. por el doble enlace cis -aconitate para completar la hidratación, produciendo isocitrato. [10]
Miembros de la familia
Las Aconitasas se expresan en bacterias para los humanos. Los seres humanos expresan las siguientes dos isoenzimas de aconitasa :
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Mapa de ruta interactivo
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Referencias
- ^ PDB : 7ACN ; Lauble, H .; Kennedy, MC; Beinert, H .; Stout, CD (1992). "Estructuras cristalinas de aconitasa con unión de isocitrato y nitroisocitrato". Bioquímica . 31 (10): 2735–48. doi : 10.1021 / bi00125a014 . PMID 1547214 .
- ^ PDB : 1ACO ; Lauble, H; Kennedy, MC; Beinert, H; Stout, CD (1994). "Estructuras cristalinas de Aconitasa con Trans-aconitato y Nitrocitrato enlazados". Revista de Biología Molecular . 237 (4): 437–51. doi : 10.1006 / jmbi.1994.1246 . PMID 8151704 .
- ^ Beinert H, Kennedy MC (diciembre de 1993). "Aconitasa, una proteína de dos caras: factor regulador de enzima y hierro". Revista FASEB . 7 (15): 1442–9. doi : 10.1096 / fasebj.7.15.8262329 . PMID 8262329 . S2CID 1107246 .
- ^ Flint, Dennis H .; Allen, Ronda M. (1996). "Proteínas de azufre de hierro con funciones no redox". Revisiones químicas . 96 (7): 2315–34. doi : 10.1021 / cr950041r . PMID 11848829 .
- ^ Beinert H, Kennedy MC, Stout CD (noviembre de 1996). "Aconitasa como signo de hierrominus, proteína de azufre, enzima y proteína reguladora de hierro". Revisiones químicas . 96 (7): 2335–2374. doi : 10.1021 / cr950040z . PMID 11848830 .
- ^ a b c d Robbins AH, Stout CD (1989). "La estructura de la aconitasa". Las proteínas . 5 (4): 289–312. doi : 10.1002 / prot.340050406 . PMID 2798408 . S2CID 36219029 .
- ^ a b c Robbins AH, Stout CD (mayo de 1989). "Estructura de la aconitasa activada: formación del grupo [4Fe-4S] en el cristal" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 86 (10): 3639–43. doi : 10.1073 / pnas.86.10.3639 . PMC 287193 . PMID 2726740 .
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- ^ Gardner, Paul R. (2002). "Aconitasa: objetivo sensible y medida de superóxido". Superóxido dismutasa . Métodos en enzimología. 349 . págs. 9-23. doi : 10.1016 / S0076-6879 (02) 49317-2 . ISBN 978-0-12-182252-1. PMID 11912933 .
- ^ a b c d e f g h yo Takusagawa F. "Capítulo 16: Ciclo del ácido cítrico" (PDF) . Nota de Takusagawa . Universidad de Kansas. Archivado desde el original (PDF) el 24 de marzo de 2012 . Consultado el 10 de julio de 2011 .
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- ^ a b PDB : 1C96 ; Lloyd SJ, Lauble H, Prasad GS, Stout CD (diciembre de 1999). "El mecanismo de la aconitasa: 1.8 Una estructura cristalina de resolución del complejo S642a: citrato" . Protein Sci . 8 (12): 2655–62. doi : 10.1110 / ps.8.12.2655 . PMC 2144235 . PMID 10631981 .
- ^ Han D, Canali R, García J, Aguilera R, Gallaher TK, Cadenas E (septiembre de 2005). "Sitios y mecanismos de inactivación de aconitasa por peroxinitrito: modulación por citrato y glutatión". Bioquímica . 44 (36): 11986–96. doi : 10.1021 / bi0509393 . PMID 16142896 .
- ^ a b c Lauble H, Stout CD (mayo de 1995). "Características estéricas y conformacionales del mecanismo de la aconitasa". Las proteínas . 22 (1): 1–11. doi : 10.1002 / prot.340220102 . PMID 7675781 . S2CID 43006515 .
- ^ "Familia Aconitase" . Los grupos protésicos e iones metálicos en la base de datos de sitios activos de proteínas versión 2.0 . La Universidad de Leeds. 1999-02-02. Archivado desde el original el 8 de junio de 2011 . Consultado el 10 de julio de 2011 .
Otras lecturas
- Frishman D, Hentze MW (julio de 1996). "Conservación de residuos de aconitasa revelada por análisis de secuencia múltiple. Implicaciones para las relaciones estructura / función" . Revista Europea de Bioquímica / FEBS . 239 (1): 197–200. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1996.0197u.x . PMID 8706708 .
enlaces externos
- Aconitase en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- Proteopedia Aconitase - la estructura de Aconitase en 3D interactivo