La arginasa ( EC 3.5.3.1 , arginina amidinasa , canavanasa , L-arginasa , arginina transamidinasa ) es una enzima que contiene manganeso . La reacción catalizada por esta enzima es: arginina + H 2 O → ornitina + urea . Es la enzima final del ciclo de la urea . Es omnipresente en todos los dominios de la vida.
La arginasa cataliza el quinto y último paso del ciclo de la urea , una serie de reacciones bioquímicas en los mamíferos durante las cuales el cuerpo se deshace del amoníaco nocivo . Específicamente, la arginasa convierte la L- arginina en L- ornitina y urea. [2] La arginasa de mamíferos es activa como trímero, pero algunas arginasas bacterianas son hexaméricas. [3] La enzima requiere un grupo de metales de dos moléculas de manganeso para mantener su función adecuada. Estos iones de Mn 2+ se coordinan con el agua, orientando y estabilizando la molécula y permitiendo que el agua actúe como nucleófilo y ataque a la L-arginina, hidrolizándola en ornitina y urea. [4]
En la mayoría de los mamíferos existen dos isoenzimas de esta enzima; la primera, arginasa I, funciona en el ciclo de la urea y se localiza principalmente en el citoplasma de los hepatocitos (células del hígado). La segunda isoenzima, Arginasa II, se ha implicado en la regulación de los niveles intracelulares de arginina / ornitina. Se encuentra en las mitocondrias de varios tejidos del cuerpo, con mayor abundancia en el riñón y la próstata. Puede encontrarse en niveles más bajos en macrófagos, glándulas mamarias lactantes y cerebro. [5] La segunda isoenzima se puede encontrar en ausencia de otras enzimas del ciclo de la urea. [4]
El sitio activo mantiene la L-arginina en su lugar a través de enlaces de hidrógeno entre el grupo guanidina con Glu227. Este enlace orienta la L-arginina para el ataque nucleofílico por el ión hidróxido asociado al metal en el grupo guanidina. Esto da como resultado un intermedio tetraédrico. Los iones de manganeso actúan para estabilizar tanto el grupo hidroxilo en el intermedio tetraédrico, así como el desarrollo de sp 3 par de electrones solitario en el NH 2 grupo como se forma el intermedio tetraédrico. [6]
El sitio activo de Arginase es extraordinariamente específico. [ cita requerida ] Modificar la estructura del sustrato y / o la estereoquímica reduce severamente la actividad cinética de la enzima. Esta especificidad se produce debido al elevado número de enlaces de hidrógeno entre el sustrato y la enzima; existen enlaces de hidrógeno directos o facilitados por agua, que saturan tanto las cuatro posiciones aceptoras del grupo alfa carboxilato como las tres posiciones del grupo alfa amino. La N-hidroxi-L-arginina (NOHA), un intermedio de la biosíntesis de NO, es un inhibidor moderado de la arginasa. La estructura cristalina de su complejo con la enzima revela que desplaza el ion hidróxido de puente metálico y une el grupo binuclear de manganeso. [6]
Además, el ácido 2 (S) -amino-6-boronohexónico (ABH) es un análogo de L-arginina que también crea un intermedio tetraédrico similar al formado en la catálisis del sustrato natural, y es un potente inhibidor de la arginasa I humana. [7]