La arginina descarboxilasa inducida por ácido (AdiA) , también conocida comúnmente como arginina descarboxilasa , es una enzima responsable de catalizar la conversión de L-arginina en agmatina y dióxido de carbono . El proceso consume un protón en la descarboxilación y emplea un cofactor piridoxal-5'-fosfato (PLP) , similar a otras enzimas involucradas en el metabolismo de los aminoácidos , como la ornitina descarboxilasa y la glutamina descarboxilasa . [1] Se encuentra en bacterias y virus., aunque la mayoría de las investigaciones se han centrado hasta ahora en las formas de la enzima en las bacterias. Durante la descarboxilación catalizada por AdiA de la arginina, el protón necesario se consume del citoplasma celular, lo que ayuda a prevenir la acumulación excesiva de protones dentro de la célula y sirve para aumentar el pH intracelular. [2] La arginina descarboxilasa es parte de un sistema enzimático en Escherichia coli ( E. coli ) , [3] Salmonella Typhimurium , [4] y la bacteria productora de metano Methanococcus jannaschii [5] que hace que estos organismos sean resistentes a los ácidos y les permite sobrevivir. en medio muy ácido.
descarboxilasa de arginina | ||||||||
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![]() Una representación en 3D del pentámero arginina descarboxilasa de los homodímeros | ||||||||
Identificadores | ||||||||
CE no. | 4.1.1.19 | |||||||
No CAS. | 9024-77-5 | |||||||
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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Estructura
La arginina descarboxilasa es un multímero de subunidades de proteínas. Por ejemplo, la forma de esta enzima en E. coli es aprox. Decamer de 800 kDa de subunidades idénticas , y está compuesto como un pentámero de dímeros . [6] Cada subunidad se puede dividir en cinco dominios : (1) el dominio del ala amino-terminal, (2) el dominio enlazador, (3) el dominio de unión a PLP, (4) la aspartato aminotransferasa - (AspAT-) como dominio pequeño y (5) el dominio carboxi-terminal . [3] El dominio pequeño similar a AspAT, el dominio de unión a PLP y el dominio carboxi-terminal forman una estructura abierta en forma de cuenco. El dominio del ala se extiende desde los otros tres dominios como un asa del cuenco, y el dominio del enlazador conecta estas dos partes juntas. En total, los cinco dominios se asocian entre sí a través de enlaces de hidrógeno e interacciones electrostáticas . [3]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/6/6e/Arginine_Decarboxylase_Monomer.png/400px-Arginine_Decarboxylase_Monomer.png)
En la arginina descarboxilasa de E. coli , cada homodímero tiene dos sitios activos que están enterrados a unos 30 Å de la superficie del dímero. El sitio activo, que se encuentra en el dominio de unión a PLP, consiste en el cofactor de PLP unido a un residuo de lisina en forma de una base de Schiff . El grupo fosfato de PLP se mantiene en su lugar mediante enlaces de hidrógeno con las cadenas laterales alcohólicas de varios residuos de serina y treonina , así como mediante enlaces de hidrógeno con la cadena lateral de imidazol de un residuo de histidina . El nitrógeno protonado en el anillo aromático PLP está unido por hidrógeno a un carboxilato en una cadena lateral aspártica. [3]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/4/44/AdiA_active_site.png/400px-AdiA_active_site.png)
Mecanismo
El mecanismo de la arginina descarboxilasa es análogo al de otras enzimas PLP desaminantes y descarboxilantes en su uso de un intermedio de base de Schiff . [7] Inicialmente, el residuo Lys386 es desplazado en una reacción de transaminación por el subestado de L-arginina, formando una base de arginina Schiff con el cofactor PLP. [8] Entonces ocurre la descarboxilación del grupo carboxilato de arginina, donde se hipotetiza que el enlace CC roto es perpendicular al anillo de piridina PLP . [9] El grupo de nitrógeno piridina actúa como un grupo captador de electrones que facilita la ruptura del enlace CC. La protonación del aminoácido conduce a la formación de una nueva base de Schiff que posteriormente sufre una reacción de transaminación por el residuo de lisina de la arginina descarboxilasa, regenerando el PLP catalíticamente activo y liberando agmantina como producto. Aunque se ha planteado la hipótesis de que un residuo de histidina protonado implica en la etapa de protonación como fuente de protones, [10] la identidad del residuo donante de protones en la arginina descarboxilasa aún no se ha confirmado.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/b/b1/AdiA_mechanism.png/750px-AdiA_mechanism.png)
Función
La arginina descarboxilasa es uno de los principales componentes de la resistencia ácida dependiente de la arginina (AR3) [11] que permite que E. coli sobreviva el tiempo suficiente en el ambiente altamente ácido del estómago para pasar por el tracto digestivo e infectar a un huésped humano . La enzima consume un protón citoplasmático en la reacción de descarboxilación, evitando que el pH de la célula se vuelva demasiado ácido. La actividad de la enzima depende del pH circundante. A niveles de pH celular más básico, la enzima existe en forma de homodímero inactivo, ya que la repulsión electrostática entre residuos ácidos cargados negativamente en los dominios de las alas evita que los homodímeros se ensamblen en el decamer catalíticamente activo. A medida que el entorno celular se vuelve más ácido, estos residuos se cargan de forma neutra a través de la protonación. Con menos repulsión electrostática entre homodímeros, se permite que la enzima se monte como el decamero catalíticamente activo. [12] Esta estrategia de ensamblaje particular utilizada por E. coli arginina descarboxilasa también es comúnmente utilizada por otros organismos acidófilos para hacer frente a condiciones de crecimiento ácidas. [13] En general, la actividad de resistencia a los ácidos de la arginina descarboxilasa es doble. Los residuos de proteína de superficie del homodímero consumen protones, lo que lleva a la formación de decámeros activos que aumentan aún más el consumo de protones a través de la reacción de descarboxilación. La arginina descarboxilasa funciona en conjunto con los antiportadores de arginina descarboxilasa (AdiC) , otro componente de AR3, que intercambia el sustrato de arginina extracelular por el subproducto intracelular de la descarboxilación. [14] [15]
Referencias
- ^ Paiardini A, Contestabile R, Hebilla AM, Cellini B (2014). "Enzimas dependientes de PLP" . BioMed Research International . 2014 : 856076. doi : 10.1155 / 2014/856076 . PMC 3914556 . PMID 24527459 .
- ^ Boeker EA, Snell EE (enero de 1971). "[225] Arginina descarboxilasa ( Escherichia coli B)". Métodos en enzimología . 17 : 657–662. doi : 10.1016 / 0076-6879 (71) 17114-5 . ISBN 9780121818777.
- ^ a b c d Andréll J, Hicks MG, Palmer T, Carpenter EP, Iwata S, Maher MJ (mayo de 2009). "Estructura cristalina de la arginina descarboxilasa inducida por ácido de Escherichia coli : el ensamblaje de decamer reversible controla la actividad enzimática". Bioquímica . 48 (18): 3915–27. doi : 10.1021 / bi900075d . PMID 19298070 .
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