La enzima citrato sintasa E.C. 2.3.3.1 (anteriormente 4.1.3.7)] existe en casi todas las células vivas y se erige como una enzima que marca el ritmo en el primer paso del ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs ). [5] La citrato sintasa se localiza dentro de las células eucariotas en la matriz mitocondrial , pero está codificada por ADN nuclear en lugar de mitocondrial. Se sintetiza utilizando ribosomas citoplasmáticos y luego se transporta a la matriz mitocondrial.
CS |
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Identificadores |
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Alias | CS , citrato sintasa |
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Identificaciones externas | OMIM : 118950 MGI : 88529 HomoloGene : 56073 GeneCards : CS |
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Ubicación de genes ( humanos ) |
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| Chr. | Cromosoma 12 (humano) [1] |
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| Banda | 12q13.3 | Comienzo | 56.271.699 pb [1] |
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Final | 56,300,391 pb [1] |
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Ubicación de genes ( ratón ) |
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| Chr. | Cromosoma 10 (ratón) [2] |
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| Banda | 10 | 10 D3 | Comienzo | 128,337,734 pb [2] |
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Final | 128,362,479 pb [2] |
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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 12: 56,27 - 56,3 Mb | Crónicas 10: 128,34 - 128,36 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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La citrato sintasa se usa comúnmente como un marcador enzimático cuantitativo para la presencia de mitocondrias intactas . La actividad máxima de la citrato sintasa indica el contenido mitocondrial del músculo esquelético. [6] La actividad máxima puede aumentarse mediante el entrenamiento de resistencia o el entrenamiento en intervalos de alta intensidad , [6] pero la actividad máxima se incrementa más con el entrenamiento en intervalos de alta intensidad. [7]
La citrato sintasa cataliza la reacción de condensación del residuo de acetato de dos carbonos de la acetilcoenzima A y una molécula de oxalacetato de cuatro carbonos para formar el citrato de seis carbonos : [5]
- acetil-CoA + oxaloacetato + H 2 O → citrato + CoA-SH
El oxaloacetato se regenera después de completar una ronda del ciclo de Krebs.
El oxaloacetato es el primer sustrato que se une a la enzima. Esto induce a la enzima a cambiar su conformación y crea un sitio de unión para la acetil-CoA. Solo cuando se haya formado este citril-CoA, otro cambio conformacional causará la hidrólisis del tioéster y liberará la coenzima A. Esto asegura que la energía liberada por la escisión del enlace tioéster impulsará la condensación.
El sitio activo de citrato sintasa (forma cerrada)
Los 437 residuos de aminoácidos de la citrato sintasa están organizados en dos subunidades principales, cada una de las cuales consta de 20 hélices alfa. Estas hélices alfa componen aproximadamente el 75% de la estructura terciaria de la citrato sintasa , mientras que los residuos restantes componen principalmente extensiones irregulares de la estructura, salvo una única hoja beta de 13 residuos. Entre estas dos subunidades, existe una única hendidura que contiene el sitio activo. Allí se pueden encontrar dos sitios de unión: uno reservado para citrato u oxaloacetato y el otro para la coenzima A. El sitio activo contiene tres residuos clave: His274, His320 y Asp375 que son altamente selectivos en sus interacciones con sustratos. [8] Las imágenes adyacentes muestran la estructura terciaria de la citrato sintasa en su forma abierta y cerrada. La enzima cambia de abierta a cerrada con la adición de uno de sus sustratos (como el oxaloacetato). [9]
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2.3.3.1 |
9027-96-7 |
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Vista IntEnz |
Entrada BRENDA |
NiceZyme vista |
Entrada KEGG |
camino metabólico |
perfil |
RCSB PDB PDBe PDBsum |
AmiGO / QuickGO |
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artículos | artículos | proteinas |
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Mecanismo
La citrato sintasa tiene tres aminoácidos clave en su sitio activo (conocido como la tríada catalítica ) que catalizan la conversión de acetil-CoA [H 3 CC (= O) −SCoA] y oxaloacetato [ - O 2 CCH 2 C (= O) CO 2 - ] en citrato [ - O 2 CCH 2 C (OH) (CO 2 - ) CH 2 CO 2 - ] y H-SCoA en una reacción de condensación aldólica . Esta conversión comienza con el átomo de oxígeno de la cadena lateral carboxilato cargado negativamente de Asp-375 desprotonando el átomo de carbono alfa de acetil CoA para formar un anión enolato que a su vez es neutralizado por protonación por His-274 para formar un enol intermedio [H 2 C = C ( OH) -SCoA]. En este punto, el par de electrones solitarios del nitrógeno épsilon en His-274 formado en el último paso abstrae el protón del hidroxil enol para reformar un anión enolato que inicia un ataque nucleofílico en el carbono del carbonilo del oxalacetato [ - O 2 CCH 2 C (= O ) CO 2 - ] que a su vez desprotonan el átomo de nitrógeno épsilon de His-320. Esta adición nucleofílica da como resultado la formación de citroil − CoA [ - O 2 CCH 2 CH (CO 2 - ) CH 2 C (= O) −SCoA]. En este punto, el átomo de nitrógeno épsilon de His-320 desprotona una molécula de agua y se inicia la hidrólisis . Uno de los pares solitarios del oxígeno ataca nucleofílicamente el carbono carbonilo de citroil-CoA. Esto forma un intermedio tetraédrico y da como resultado la expulsión de -SCoA a medida que se reforma el carbonilo. El −SCoA se protona para formar HSCoA. Finalmente, el hidroxilo añadido al carbonilo en el paso anterior se desprotona y se forma citrato [ - O 2 CCH 2 C (OH) (CO 2 - ) CH 2 CO 2 - ]. [10]
Mecanismo de la citrato sintasa (incluidos los residuos involucrados)
Inhibición
La enzima es inhibida por altas proporciones de ATP : ADP y NADH : NAD , ya que las altas concentraciones de ATP y NADH muestran que el suministro de energía es alto para la célula. También es inhibido por succinil-CoA y propionil-CoA, que se asemeja a Acetil-coA y actúa como un inhibidor competitivo de acetil-CoA y un inhibidor no competitivo de oxalacetato. [11] El citrato inhibe la reacción y es un ejemplo de inhibición del producto. La inhibición de la citrato sintasa por los análogos de acetil-CoA también ha sido bien documentada y se ha utilizado para probar la existencia de un único sitio activo. Estos experimentos han revelado que este único sitio alterna entre dos formas, que participan en la actividad ligasa e hidrolasa respectivamente. [9] Esta proteína puede utilizar el morpheein modelo de regulación alostérica . [12]