En enzimología , una 3-deshidroquinato sintasa ( EC 4.2.3.4 ) es una enzima que cataliza la reacción química.
3-deshidroquinato sintasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 4.2.3.4 | |||||||
No CAS. | 37211-77-1 | |||||||
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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3-deshidroquinato sintasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | DHQ_synthase | |||||||
Pfam | PF01761 | |||||||
InterPro | IPR002658 | |||||||
SCOP2 | 1dqs / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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Por tanto, esta enzima tiene un sustrato , 3-desoxi-arabino-heptulosonato 7-fosfato, y dos productos , 3-deshidroquinato y fosfato . La proteína usa NAD + para catalizar la reacción. [2] [3] Esta reacción es parte de la vía del shikimato que está involucrada en la biosíntesis de aminoácidos aromáticos.
La 3-deshidroquinato sintasa pertenece a la familia de las liasas , concretamente aquellas liasas carbono-oxígeno que actúan sobre los fosfatos. Esta enzima participa en la biosíntesis de fenilalanina , tirosina y triptófano . Emplea un cofactor , cobalto (Co 2+ ).
Fondo
La vía del shikimato se compone de siete pasos, cada uno catalizado por una enzima . La vía del shikimato es responsable de producir los precursores de los aminoácidos aromáticos , que son esenciales para nuestra dieta porque no podemos sintetizarlos en nuestro cuerpo. Solo las plantas, bacterias y eucariotas microbianos son capaces de producir aminoácidos aromáticos. La vía finalmente convierte el fosfoenolpiruvato y el fosfato de 4-eritrosa en corismato , el precursor de los aminoácidos aromáticos. La 3-deshidroquinato sintasa es la enzima que cataliza la reacción en el segundo paso de esta vía. Este segundo paso de la reacción elimina un fosfato del 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato, lo que da como resultado el 3-deshidroquinato. La 3-deshidroquinato sintasa es una enzima monomérica y tiene un peso molecular de 39.000. [4] La 3-deshidroquinato sintasa es activada por fosfato inorgánico y requiere NAD + para su actividad, aunque la reacción en total es neutra cuando es catalizada por una enzima. [4]
Función
La 3-deshidroquinato sintasa utiliza un mecanismo complejo de múltiples pasos que incluye oxidación de alcohol, eliminación de fosfato β, reducción de carbonilo, apertura de anillo y condensación de aldol intramolecular. [5] La deshidroquinato sintasa requiere NAD + y un cofactor de cobalto para catalizar la conversión de 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato en 3-deshidroquinato. La deshidroquinato sintasa es de particular interés debido a su complicada actividad en relación con su pequeño tamaño. [5] En la mayoría de las bacterias, esta enzima tiene solo una función. Sin embargo, en hongos y protistas, es parte del complejo AROM pentafuncional que comprende los pasos dos, tres, cuatro, cinco y seis de la vía shikimate. Junto con la 3-deshidroquinato deshidratasa , la 3-deshidroquinato sintasa forma el núcleo de este complejo. [6]
Aplicaciones
La 3-deshidroquinato sintasa cataliza el segundo paso en la vía del shikimato, que es esencial para la producción de aminoácidos aromáticos en bacterias, plantas y hongos, pero no en mamíferos. Esto lo convierte en un objetivo ideal para nuevos agentes antimicrobianos, agentes antiparasitarios y herbicidas. [1] Otras enzimas en la vía del shikimato ya han sido seleccionadas y utilizadas como herbicidas. Roundup, un herbicida común fabricado por Monsanto , actúa inhibiendo otra enzima en la vía del shikimato . La vía del shikimato es una opción ideal para los herbicidas porque esta vía no existe en los animales ni en las personas, por lo que las personas no se ven afectadas directamente. Roundup utiliza un inhibidor de la enzima , el glifosato , para bloquear uno de los pasos de la vía del shikimato. El glifosato inhibe la 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa (EPSP sintasa), que finalmente bloquea la producción de aminoácidos aromáticos y, sin aminoácidos aromáticos , las plantas no pueden sobrevivir. Sin embargo, Monsanto desarrolló una forma bacteriana de EPSP sintasa que no fue inhibida por Roundup. Monsanto introdujo este gen en plantas usando agrobacterium y el resultado fue una planta resistente al Roundup. Esto significaba que todas las plantas sin el gen bacteriano morirían, lo que conduciría a un grado mucho mayor de control de malezas.
Nomenclatura
El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 3-desoxi-arabino-heptulonato-7-fosfato fosfato-liasa (formadora de 3-deshidroquinato ciclante) . Otros nombres de uso común incluyen 5-deshidroquinato sintasa, ácido 5-deshidroquinico sintetasa, deshidroquinato sintasa, 3-deshidroquinato sintetasa, 3-desoxi-arabino-heptulosonato-7-fosfato fosfato-liasa, (ciclación) y 3-desoxi-arabino -heptulonato-7-fosfato fosfato-liasa (ciclizante).
Referencias
- ^ a b PDB : 3CLH ; Liu JS, Cheng WC, Wang HJ, Chen YC, Wang WC (agosto de 2008). "Descubrimiento del inhibidor basado en la estructura de la sintasa de deshidroquinato de Helicobacter pylori". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 373 (1): 1–7. doi : 10.1016 / j.bbrc.2008.05.070 . PMID 18503755 .; renderizado con MacPyMOL
- ^ Hawkins AR, Lamb HK (agosto de 1995). "La biología molecular de proteínas multidominio. Ejemplos seleccionados". Revista europea de bioquímica . 232 (1): 7–18. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1995.tb20775.x . PMID 7556173 .
- ^ Barten R, Meyer TF (abril de 1998). "Clonación y caracterización del gen aroB de Neisseria gonorrhoeae". Genética molecular y general . 258 (1–2): 34–44. doi : 10.1007 / s004380050704 . PMID 9613570 . S2CID 26380973 .
- ^ a b Herrmann KM, Weaver LM (junio de 1999). "El camino de Shikimate". Revisión anual de fisiología vegetal y biología molecular vegetal . 50 : 473–503. doi : 10.1146 / annurev.arplant.50.1.473 . PMID 15012217 .
- ^ a b Negron L, Patchett ML, Parker EJ (2011). "Expresión, purificación y caracterización de la deshidroquinato sintasa de Pyrococcus furiosus" . Investigación de enzimas . 2011 : 134893. doi : 10.4061 / 2011/134893 . PMC 3092513 . PMID 21603259 .
- ^ Arora Verasztó, H; Logotheti, M; Albrecht, R; Leitner, A; Zhu, H; Hartmann, MD (6 de julio de 2020). "Arquitectura y dinámica funcional del complejo AROM pentafuncional". Biología química de la naturaleza . 16 (9): 973–978. doi : 10.1038 / s41589-020-0587-9 . PMID 32632294 . S2CID 220375879 .
Otras lecturas
- Rotenberg SL, Sprinson DB (diciembre de 1970). "Mecanismo y estereoquímica de la 5-deshidroquinato sintetasa" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 67 (4): 1669–72. Código Bibliográfico : 1970PNAS ... 67.1669R . doi : 10.1073 / pnas.67.4.1669 . PMC 283410 . PMID 5275368 .
- Srinivasan PR, Rothschild J, Sprinson DB (octubre de 1963). "La conversión enzimática del ácido 3-desoxi-d-arabino-heptulosónico 7-fosfato en 5-deshidroquinato" . La revista de química biológica . 238 (10): 3176–82. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 48643-7 . PMID 14085358 .
- Bender SL, Mehdi S, Knowles JR (septiembre de 1989). "Deshidroquinato sintasa: el papel de los cationes metálicos divalentes y del dinucleótido de nicotinamida y adenina en la catálisis". Bioquímica . 28 (19): 7555–60. doi : 10.1021 / bi00445a009 . PMID 2514789 .
- Carpenter EP, Hawkins AR, Frost JW, Brown KA (julio de 1998). "La estructura de la deshidroquinato sintasa revela un sitio activo capaz de catálisis en varios pasos". Naturaleza . 394 (6690): 299-302. Código Bibliográfico : 1998Natur.394..299C . doi : 10.1038 / 28431 . PMID 9685163 . S2CID 4423190 .