En enzimología , una L-aminoácido oxidasa (LAAO) ( EC 1.4.3.2 ) es una enzima que cataliza la reacción química.
L-aminoácido oxidasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 1.4.3.2 | |||||||
No CAS. | 9000-89-9 | |||||||
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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- un L-aminoácido + H 2 O + O 2un 2-oxoácido + NH 3 + H 2 O 2
La enzima fue descrita por primera vez en 1944 por A. Zeller y A. Maritz. [1] Los LAAO no solo son bastante variables en términos de masa molecular, sino que también varían ampliamente en cuanto a estabilidad. [2] En una línea similar, esta enzima se desempeña en una miríada de actividades biológicas que incluyen apoptosis -inducción, edema -inducción, hemorragia e inhibición o inducción de la agregación plaquetaria . [3]
Como sugiere el nombre de la familia, los LAAO son flavoenzimas que funcionan para catalizar la desaminación oxidativa estereoespecífica de un L- aminoácido . [4] Los tres sustratos de la reacción enzimática son un L- aminoácido , agua y oxígeno , mientras que los tres productos son el correspondiente α- cetoácido (2-oxoácido), amoníaco y peróxido de hidrógeno . Un ejemplo de la enzima en acción ocurre con la conversión de L-alanina en ácido pirúvico ( ácido 2-oxopropanoico), como se muestra en la Figura 1.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/1/1b/LAAOwithLalaninerxn.png/600px-LAAOwithLalaninerxn.png)
Abundancia
Veneno de serpiente
Aunque los LAAO están presentes en una variedad de organismos eucariotas y procariotas, [5] el veneno de serpiente es una fuente particularmente rica de la enzima y se propone que los LAAO proporcionen efectos tóxicos sobre el envenenamiento. [3] [6] [7] Los LAAO que han sido purificados de los venenos de varias especies de serpientes han demostrado ser los mejores pretendientes para examinar esta nueva familia de enzimas. [8] Se ha determinado en la mayoría de los casos en las familias de serpientes, como Viperidae , Crotalidae y Elapidae , que el veneno de serpiente-LAAO (sv-LAAO) constituye alrededor del 1-9% de la cantidad total de proteínas. [9]
Estructura
Se informa que la mayoría de los sv-LAAO son homodímeros con múltiples subunidades que tienen pesos moleculares alrededor de 50-70 kDa [6] y la interacción entre las subunidades se produce a través de interacciones no covalentes . Los Sv-LAAO están presentes en las formas ácida, básica y neutra de la proteína. [6] Los estudios que analizan las estructuras cristalinas de rayos X han confirmado que los sv-LAAO a menudo se encuentran como dímeros funcionales, y cada dímero tiene tres dominios. Los tres dominios son el sitio de unión al sustrato, el sitio de unión a FAD y un dominio helicoidal. [8] Se determinó que el sitio de unión al sustrato de la enzima está en la base de un embudo largo que se extiende 25 Å desde la superficie hasta el interior de la proteína. [8] También se ha determinado que el grupo protésico FAD se arraiga profundamente en la estructura de la enzima, lo que permite interacciones generalizadas con los átomos vecinos y las moléculas de agua conservadas. [8] Además, este flavina que contiene grupo prostético se ha clasificado como proporcionar el veneno de serpiente con su coloración amarilla por excelencia oscuro, que se muestra en la Figura 2. [10]
Una característica inusual reportada para sv-LAAOs se refiere a las propiedades de inactivación por frío y reactivación por calor de la proteína. [11] Por tanto, la mayoría de las sv-LAAO se consideran enzimas termolábiles . [9]
Esta enzima pertenece a la familia de las oxidorreductasas , específicamente las que actúan sobre el grupo de donantes CH-NH 2 con oxígeno como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es L-aminoácido: oxidorreductasa de oxígeno (desaminado) . Esta enzima también se llama opioaminoácido oxidasa . A finales de 2007, se han resuelto 11 estructuras para esta clase de enzimas, con códigos de acceso PDB 1F8R , 1F8S , 1REO , 1TDK , 1TDN , 1TDO , 2IID , 2JAE , 2JB1 , 2JB2 y 2JB3 .
Función biológica
Especificidad
Se han explorado las actividades específicas de sv-LAAO con varios L-aminoácidos. Muchos estudios muestran que varios sv-LAAO exhiben una preferencia por L-aminoácidos hidrófobos como sustratos. [12] Por ejemplo, los resultados han indicado que la mayoría de los sv-LAAO demuestran una especificidad relativamente alta hacia los aminoácidos hidrófobos como L- Met , L- Leu y L- Ile, además de los aminoácidos aromáticos como L- Phe y L- Trp . [8] [13]
Actividad
Este participa la enzima en 8 vías metabólicas : alanina y aspartato metabolismo, metionina metabolismo, valina , leucina y isoleucina degradación, tirosina metabolismo, fenilalanina metabolismo, triptófano metabolismo, fenilalanina , tirosina y triptófano biosíntesis, y alcaloide biosíntesis. Emplea un cofactor , flavina adenina dinucleótido (FAD). La enzima se une al FAD en el primer paso del proceso catalítico, reduciendo así el FAD a FADH 2 . El FAD se regenera a partir de FADH 2 por oxidación como resultado de la reducción del O 2 a H 2 O 2 . El mecanismo procede a través de la desaminación oxidativa del L-aminoácido, que produce un intermedio de iminoácido . Después de la hidrólisis del intermedio, la enzima produce con éxito el 2-oxoácido, como se muestra en el Esquema 1. [8]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/5/5b/LAAOreactionscheme.png/700px-LAAOreactionscheme.png)
Se ha descubierto una variedad de actividades biológicas a partir de sv-LAAO aisladas que incluyen actividades citotóxicas , antibacterianas , antivirales y antiparasitarias , así como efectos de agregación plaquetaria . [14] Estas actividades pueden definirse por la capacidad de la enzima para provocar estrés oxidativo mediante la formación de radicales de oxígeno y peróxido de hidrógeno . [15] El mecanismo de acción particular de los sv-LAAO en términos de agregación plaquetaria se ha determinado menos claro, porque se sabe que algunos sv-LAAO crean agregados y algunos son factores antiagregantes. [dieciséis]
En estudios recientes, se ha demostrado que los LAAO se han aislado de la piel y / o de las secreciones mucosas branquiales de peces de roca, peces grandes y platijas. [17] Se identificó que la presencia de estas enzimas es un tipo único de proteína antibacteriana en la defensa externa empleada por ciertas especies de peces.
Formación de peróxido de hidrógeno
En particular, debido a su potencial en antimicrobianos , células antitumorales relevantes y / o consumo de aminoácidos, ha comenzado a crecer el interés de investigar los sv-LAAO. [7] Muchos autores han investigado el mecanismo de acción antibacteriana de sv-LAAO. Está bien establecido que sv-LAAO mata y descompone las bacterias por el H 2 O 2 que se produce como resultado de la reacción de oxidación que ocurre en el ambiente circundante. [7]
En un estudio de caso, se informó que el sv-LAAO (aislado del veneno de C. durissus cascavella ) provocó la ruptura de las membranas bacterianas al tiempo que promovía la extravasación o fuga de contenido plasmático fuera de la estructura celular. Argumentaron que la cantidad de peróxido de hidrógeno generado era suficiente para inhibir el crecimiento bacteriano y que la capacidad de la enzima para unirse a las membranas bacterianas no es importante en su actividad antibacteriana. [18]
Relevancia de la enfermedad
Enfermedad cardiovascular
La enfermedad cardiovascular puede presentarse de muchas formas diferentes, desde la miocardiopatía hasta la enfermedad arterial periférica , y la enfermedad cardíaca sigue siendo una amenaza clave para la salud humana. Si bien existen medios de terapia para prevenir y curar enfermedades cardiovasculares , muchos medicamentos no están disponibles para uso clínico debido a los efectos secundarios graves además de los altos niveles de toxicidad. [9] Sin embargo, en la última década, los sv-LAAO se han mostrado prometedores para afectar la agregación plaquetaria . Se ha propuesto que se considera que el peróxido de hidrógeno juega un papel importante con respecto a la capacidad de las enzimas para causar y prevenir esta agregación plaquetaria . [9] Con este conocimiento, parece que los sv-LAAO podrían evaluarse como un potencial terapéutico para enfermedades cardiovasculares debido a su potencia biológica.
Patología inducida por veneno
Como consecuencia de las numerosas actividades en las que participa la enzima, se podría deducir que es probable que exista alguna función enzimática con respecto a la compleja red de actividades de la toxina del veneno. [4] Sin embargo, no se ha informado de que se haya evaluado suficientemente el papel de los sv-LAAO en la patología inducida por veneno.
Evolución
En virtud de sus propiedades antibacterianas, se ha especulado que los sv-LAAO son en parte responsables del mantenimiento y la estabilización tanto del veneno como de la glándula del veneno en las especies de serpientes. [4]
Referencias
- ↑ Zeller A, Maritz A (1944). "Uber eine neue L-aminosaurio-oxidasa". Helv. Chim. Acta . 27 : 1888-1903. doi : 10.1002 / hlca.194402701241 .
- ^ Ciscotto P, Machado de Avila RA, Coelho EA, Oliveira J, Diniz CG, Farías LM, de Carvalho MA, Maria WS, Sanchez EF, Borges A, Chávez-Olórtegui C (marzo de 2009). "Propiedades antigénicas, microbicidas y antiparasitarias de una l-aminoácido oxidasa aislada del veneno de serpiente Bothrops jararaca". Toxicon . 53 (3): 330–41. doi : 10.1016 / j.toxicon.2008.12.004 . PMID 19101583 .
- ^ a b Li Lee M, Chung I, Yee Fung S, Kanthimathi MS, Hong Tan N (abril de 2014). "Actividad antiproliferativa de la oxidasa del L-aminoácido del veneno de la cobra real (Ophiophagus hannah)" . Farmacología y toxicología básica y clínica . 114 (4): 336–43. doi : 10.1111 / bcpt.12155 . PMID 24118879 . S2CID 25067549 .
- ^ a b c Fox JW (febrero de 2013). "Una breve revisión de la historia científica de varias proteínas de veneno de serpiente menos conocidas: l-aminoácidos oxidasas, hialuronidasas y fosfodiesterasas". Toxicon . 62 : 75–82. doi : 10.1016 / j.toxicon.2012.09.009 . PMID 23010165 .
- ^ Mitra J, Bhattacharyya D (2013). "Inactivación irreversible del veneno de serpiente l-aminoácido oxidasa por modificación covalente durante la catálisis de l-propargilglicina" . FEBS Open Bio . 3 : 135–43. doi : 10.1016 / j.fob.2013.01.010 . PMC 3668516 . PMID 23772385 .
- ^ a b c Du XY, Clemetson KJ (junio de 2002). "Oxidasas de L-aminoácido de veneno de serpiente". Toxicon . 40 (6): 659–65. doi : 10.1016 / s0041-0101 (02) 00102-2 . PMID 12175601 .
- ^ a b c Lee ML, Tan NH, Fung SY, Sekaran SD (marzo de 2011). "Acción antibacteriana de una forma termoestable de L-aminoácido oxidasa aislada del veneno de la cobra real (Ophiophagus hannah)". Bioquímica y fisiología comparada. Toxicología y farmacología . 153 (2): 237–42. doi : 10.1016 / j.cbpc.2010.11.001 . PMID 21059402 .
- ^ a b c d e f Pawelek PD, Cheah J, Coulombe R, Macheroux P, Ghisla S, Vrielink A (agosto de 2000). "La estructura de la L-aminoácido oxidasa revela la trayectoria del sustrato en un sitio activo conservado enantioméricamente" . El diario EMBO . 19 (16): 4204-15. doi : 10.1093 / emboj / 19.16.4204 . PMC 302035 . PMID 10944103 .
- ^ a b c d Guo C, Liu S, Yao Y, Zhang Q, Sun MZ (septiembre de 2012). "Estudio de la última década de la oxidasa de L-aminoácido de veneno de serpiente". Toxicon . 60 (3): 302-11. doi : 10.1016 / j.toxicon.2012.05.001 . PMID 22579637 .
- ^ Baby J, Sheeja RS, Jeevitha MV, Ajisha SU (2011). "Efectos farmacológicos de la oxidasa del L-aminoácido del veneno de serpiente". Revista Internacional de Investigación en Ayurveda y Farmacia . 2 (1): 114-120.
- ^ Curti B, Massey V, Zmudka M (mayo de 1968). "Inactivación de la oxidasa del L-aminoácido del veneno de serpiente por congelación". La revista de química biológica . 243 (9): 2306-14. PMID 4967582 .
- ^ Ponnudurai G, Chung MC, Tan NH (septiembre de 1994). "Purificación y propiedades de la L-aminoácido oxidasa del veneno de víbora malaya (Calloselasma rhodostoma)". Archivos de Bioquímica y Biofísica . 313 (2): 373–8. doi : 10.1006 / abbi.1994.1401 . PMID 8080286 .
- ^ Wei XL, Wei JF, Li T, Qiao LY, Liu YL, Huang T, He SH (diciembre de 2007). "Purificación, caracterización y potente actividad de lesión pulmonar de una L-aminoácido oxidasa del veneno de serpiente Agkistrodon blomhoffii ussurensis". Toxicon . 50 (8): 1126–39. doi : 10.1016 / j.toxicon.2007.07.022 . PMID 17854853 .
- ^ Zuliani JP, Kayano AM, Zaqueo KD, Neto AC, Sampaio SV, Soares AM, Stabeli RG (2009). "L-aminoácido oxidasas de veneno de serpiente: algunas consideraciones sobre su caracterización funcional". Letras de proteínas y péptidos . 16 (8): 908-12. doi : 10.2174 / 092986609788923347 . PMID 19689417 .
- ^ Samel M, Tõnismägi K, Rönnholm G, Vija H, Siigur J, Kalkkinen N, Siigur E (abril de 2008). "L-Aminoácido oxidasa del veneno de Naja naja oxiana". Bioquímica y fisiología comparada. Parte B, Bioquímica y Biología Molecular . 149 (4): 572–80. doi : 10.1016 / j.cbpb.2007.11.008 . PMID 18294891 .
- ^ Li ZY, Yu TF, Lian EC (noviembre de 1994). "Purificación y caracterización de la L-aminoácido oxidasa del veneno de la cobra real (Ophiophagus hannah) y sus efectos sobre la agregación plaquetaria humana". Toxicon . 32 (11): 1349–58. doi : 10.1016 / 0041-0101 (94) 90407-3 . PMID 7886693 .
- ^ Kitani Y, Ishida M, Ishizaki S, Nagashima Y (diciembre de 2010). "Descubrimiento de la L-aminoácido oxidasa sérica en el pez roca Sebastes schlegeli: aislamiento y caracterización bioquímica". Bioquímica y fisiología comparada. Parte B, Bioquímica y Biología Molecular . 157 (4): 351–6. doi : 10.1016 / j.cbpb.2010.08.006 . PMID 20728563 .
- ^ Toyama MH, Toyama D, Passero LF, Laurenti MD, Corbett CE, Tomokane TY, Fonseca FV, Antunes E, Joazeiro PP, Beriam LO, Martins MA, Monteiro HS, Fonteles MC (enero de 2006). "Aislamiento de una nueva L-aminoácido oxidasa del veneno de Crotalus durissus cascavella". Toxicon . 47 (1): 47–57. doi : 10.1016 / j.toxicon.2005.09.008 . PMID 16307769 .
Otras lecturas
- Meister A, Wellner D (1963). "Flavoproteína aminoácido oxidasa". En Boyer PD, Lardy H, Myrbäck K (eds.). Las enzimas . 7 (2ª ed.). Nueva York: Academic Press. págs. 609–648.
- Wellner D, Meister A (julio de 1960). "Oxidasa cristalina de L-aminoácido de Crotalus adamanteus". La revista de química biológica . 235 : 2013–8. PMID 13843884 .
Ver también
- Veneno de serpiente
- Oxidorreductasa
- Desaminación oxidativa
- D-aminoácido oxidasa