El sistema de escisión de glicina ( GCS ) también se conoce como complejo de glicina descarboxilasa o GDC . El sistema es una serie de enzimas que se activan en respuesta a altas concentraciones del aminoácido glicina . [1] El mismo conjunto de enzimas a veces se denomina glicina sintasa cuando se ejecuta en la dirección inversa para formar glicina. [2] El sistema de escisión de la glicina se compone de cuatro proteínas: la proteína T, la proteína P, la proteína L y la proteína H. No forman un complejo estable, [3]por lo que es más apropiado llamarlo un "sistema" en lugar de un "complejo". La proteína H es responsable de interactuar con las otras tres proteínas y actúa como lanzadera para algunos de los productos intermedios en la descarboxilación de glicina. [2] Tanto en animales como en plantas, el sistema de escisión de la glicina está débilmente unido a la membrana interna de las mitocondrias. Las mutaciones en este sistema enzimático están relacionadas con la encefalopatía por glicina . [2]
Proteína H de escisión de glicina | ||||||||
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![]() estructuras refinadas a 2 angstroms y 2,2 angstroms de las dos formas de la proteína h, una proteína que contiene lipoamidas de la glicina descarboxilasa | ||||||||
Identificadores | ||||||||
Símbolo | GCV_H | |||||||
Pfam | PF01597 | |||||||
Clan pfam | CL0105 | |||||||
InterPro | IPR002930 | |||||||
SCOP2 | 1htp / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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Proteína T de escisión de glicina, dominio de unión a folato aminometiltransferasa | ||||||||
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![]() estructura cristalina de un componente del sistema de escisión de glicina: proteína t de pyrococcus horikoshii ot3 con una resolución de 1,5 | ||||||||
Identificadores | ||||||||
Símbolo | GCV_T | |||||||
Pfam | PF01571 | |||||||
Clan pfam | CL0289 | |||||||
InterPro | IPR006222 | |||||||
SCOP2 | 1pj5 / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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Dominio de barril C-terminal de la proteína T de escisión de glicina | ||||||||
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![]() estructura cristalina de la proteína t del sistema de escisión de glicina | ||||||||
Identificadores | ||||||||
Símbolo | GCV_T_C | |||||||
Pfam | PF08669 | |||||||
InterPro | IPR013977 | |||||||
SCOP2 | 1pj5 / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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Componentes
Nombre | Número CE | Función |
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Proteína T (GCST o AMT ) | EC 2.1.2.10 | aminometiltransferasa |
Proteína P ( GLDC ) | EC 1.4.4.2 | glicina deshidrogenasa (descarboxilante) o simplemente glicina deshidrogenasa . |
Proteína L (GCSL o DLD ) | EC 1.8.1.4 | conocido por muchos nombres, pero más comúnmente dihidrolipoil deshidrogenasa |
Proteína H ( GCSH ) | se modifica con ácido lipoico e interactúa con todos los demás componentes en un ciclo de metilaminación reductora (catalizada por la proteína P), transferencia de metilamina (catalizada por la proteína T) y transferencia de electrones (catalizada por la proteína L). [3] |
Función
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Glycine_decarboxylase_complex.svg/400px-Glycine_decarboxylase_complex.svg.png)
En plantas, animales y bacterias, el sistema de escisión de glicina cataliza la siguiente reacción reversible:
- Glicina + H 4 folato + NAD + ↔ 5,10-metilen-H 4 folato + CO 2 + NH 3 + NADH + H +
En la reacción enzimática, la proteína H activa la proteína P, que cataliza la descarboxilación de la glicina y une la molécula intermedia a la proteína H para ser transportada a la proteína T. [4] [5] La proteína H forma un complejo con la proteína T que usa tetrahidrofolato y produce amoníaco y 5,10-metilentetrahidrofolato . Después de la interacción con la proteína T, la proteína H se queda con dos grupos tiol completamente reducidos en el grupo lipoato . [6] El sistema de proteína de glicina se regenera cuando la proteína H se oxida para regenerar el enlace disulfuro en el sitio activo mediante la interacción con la proteína L, que reduce NAD + a NADH y H + .
Cuando se acopla a la serina hidroximetiltransferasa , la reacción general del sistema de escisión de glicina se convierte en:
- 2 glicina + NAD + + H 2 O → serina + CO 2 + NH 3 + NADH + H +
En los seres humanos y la mayoría de los vertebrados, el sistema de escisión de la glicina es parte de la vía de catabolismo de la glicina y la serina más prominente. Esto se debe en gran parte a la formación de 5,10-metilenotetrahidrofolato , que es uno de los pocos donantes C 1 en biosíntesis. [2] En este caso, el grupo metilo derivado del catabolismo de la glicina puede transferirse a otras moléculas clave como las purinas y la metionina .
Esta reacción, y por extensión el sistema de escisión de glicina, es necesaria para la fotorrespiración en plantas C 3 . El sistema de escisión de la glicina toma la glicina, que se crea a partir de un subproducto no deseado del ciclo de Calvin , y la convierte en serina, que puede volver a entrar en el ciclo. El amoníaco generado por el sistema de escisión de la glicina es asimilado por el ciclo de glutamina sintetasa - glutamina oxoglutarato aminotransferasa pero le cuesta a la célula un ATP y un NADPH . La ventaja es que se produce un CO 2 por cada dos O 2 que son absorbidos por error por la celda, lo que genera algún valor en un ciclo que, de otro modo, agotaría la energía. Juntas, las proteínas involucradas en estas reacciones comprenden aproximadamente la mitad de las proteínas en las mitocondrias de las hojas de espinaca y guisante . [3] El sistema de escisión de la glicina está constantemente presente en las hojas de las plantas, pero en pequeñas cantidades hasta que se exponen a la luz. Durante la fotosíntesis máxima, la concentración del sistema de escisión de glicina aumenta diez veces. [7]
En las bacterias anaeróbicas, Clostridium acidiurici , el sistema de escisión de la glicina se ejecuta principalmente en la dirección de la síntesis de la glicina. Si bien la síntesis de glicina a través del sistema de escisión es posible debido a la reversibilidad de la reacción general, no se observa fácilmente en animales. [8] [9]
Significación clínica
La encefalopatía por glicina , también conocida como hiperglicinemia no cetótica (NKH), es un trastorno primario del sistema de escisión de la glicina, que resulta de la función disminuida del sistema de escisión de la glicina que causa un aumento de los niveles de glicina en los fluidos corporales. La enfermedad se relacionó clínicamente por primera vez con el sistema de escisión de la glicina en 1969. [10] Los primeros estudios mostraron niveles altos de glicina en la sangre, la orina y el líquido cefalorraquídeo. La investigación inicial que utilizó el etiquetado de carbono mostró niveles reducidos de CO 2 y producción de serina en el hígado, lo que apunta directamente a deficiencias en la reacción de escisión de glicina. [11] Investigaciones posteriores han demostrado que las deleciones y mutaciones en la región 5 'de la proteína P son las principales causas genéticas de la hiperglicinemia no cetósica. . [12] En casos más raros , también se encontró que una mutación sin sentido en el código genético de la proteína T, que causaba que la histidina en la posición 42 se mutara a arginina , producía hipergycinemia no cetósica. Esta mutación específica afectó directamente al sitio activo de la proteína T, provocando una menor eficiencia del sistema de escisión de la glicina. [13]
Ver también
- dihidrolipoamida deshidrogenasa
- ácido lipoico
- encefalopatía por glicina
Referencias
- ^ Kikuchi G (junio de 1973). "El sistema de escisión de glicina: composición, mecanismo de reacción y significado fisiológico". Mol. Célula. Biochem . 1 (2): 169–87. doi : 10.1007 / BF01659328 . PMID 4585091 .
- ^ a b c d Kikuchi G (2008). "El sistema de escisión de glicina: mecanismo de reacción, importancia fisiológica e hiperglicinemia" . Proc. Jpn. Acad. Ser. B Phys. Biol. Sci . 84 (7): 246–63. doi : 10.2183 / pjab.84.246 . PMC 3666648 . PMID 18941301 .
- ^ a b c Douce R, Bourguignon J, Neuburger M, Rébeillé F (abril de 2001). "El sistema de glicina descarboxilasa: un complejo fascinante". Tendencias Plant Sci . 6 (4): 167–76. doi : 10.1016 / S1360-1385 (01) 01892-1 . PMID 11286922 .
- ^ Fujiwara K, Okamura K, Motokawa Y (octubre de 1979). "Proteína portadora de hidrógeno de hígado de pollo. Purificación, caracterización y papel de su grupo protésico, el ácido lipoico, en la reacción de escisión de glicina". Arco. Biochem. Biophys . 197 (2): 454–462. doi : 10.1016 / 0003-9861 (79) 90267-4 . PMID 389161 .
- ^ Pares S, Cohen-Addad C, Sicker L, Neuburger M, Douce R (mayo de 1994). "Determinación de la estructura de rayos X a una resolución de 2.6A˚ de una proteína que contiene lipoato. La proteína H del complejo de glicina decraboxilasa de hojas de guisante" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 91 (11): 4850–3. doi : 10.1073 / pnas.91.11.4850 . PMC 43886 . PMID 8197146 .
- ^ Fujiwara K, Okamura-Ikeda K, Motokawa Y (septiembre de 1984). "Mecanismo de la reacción de escisión de la glicina. Caracterización adicional del intermedio unido a la proteína H y de la reacción catalizada por la proteína T". J. Biol. Chem . 259 (17): 10664–8. PMID 6469978 .
- ^ Oliver DJ, Neuburger M, Bourguignon J, Douce R (octubre de 1990). "Interacción entre las enzimas componentes del complejo mutienzimático de glicina descarboxilasa" . Fisiología vegetal . 94 (4): 833–839. doi : 10.1104 / pp.94.2.833 . PMC 1077305 . PMID 16667785 .
- ^ Gariboldi RT, Drake HL (mayo de 1984). "Glicina sintasa de la bacteria purinolítica Clostridium acidiurici. Purificación del sistema de intercambio de glicina-CO2". J. Biol. Chem . 259 (10): 6085–6089. PMID 6427207 .
- ^ Kikuchi G, Hiraga K (junio de 1982). "El sistema de escisión de glicina mitocondrial. Características únicas de la descarboxilación de glicina". Mol. Célula. Biochem . 45 (3): 137–49. doi : 10.1007 / bf00230082 . PMID 6750353 .
- ^ Yoshida T, Kikuchi G, Tada K, Narisawa K, Arakawa T (mayo de 1969). "Importancia fisiológica del sistema de escisión de glicina en el hígado humano según lo revelado por el estudio de la hiperglicinemia". Biochem. Biophys. Res. Comun . 35 (4): 577–83. doi : 10.1016 / 0006-291x (69) 90387-8 . PMID 5788511 .
- ^ Hayasaka K, Tada K, Fueki N, Nakamura Y (junio de 1987). "Hiperglicinemia no cetósica: análisis del sistema de escisión de glicina en casos típicos y atípicos". J. Pediatr . 110 (6): 873–7. doi : 10.1016 / S0022-3476 (87) 80399-2 . PMID 3585602 .
- ^ Kanno J, Hutchin T, Kamada F, Narisawa A, Aoki Y, Matsubara Y, Kure S (marzo de 2007). "La deleción genómica dentro de GLDC es una de las principales causas de hiperglicinemia no cetósica" . Revista de Genética Médica . 44 (3): e69. doi : 10.1136 / jmg.2006.043448 . PMC 2598024 . PMID 17361008 .
- ^ Kure S, Mandel H, Rolland MO, Sakata Y (abril de 1998). "Una mutación sin sentido (His42Arg) en el gen de la proteína T de un gran pariente árabe-israelí con hiperglicinemia no cetósica". Tararear. Genet . 102 (4): 430–4. doi : 10.1007 / s004390050716 . PMID 9600239 .