La L -gulonolactona oxidasa ( EC 1.1.3.8 ) es una enzima que produce vitamina C , pero no es funcional en Haplorrhini (incluidos los humanos), en algunos murciélagos y en cobayas . Se cataliza la reacción de L -gulono-1,4-lactona con oxígeno a L -xylo-hex-3-gulonolactona y peróxido de hidrógeno . Utiliza FAD como cofactor . La L -xilo-hex-3-gulonolactona (2-ceto-gulono-gamma-lactona) puede convertirse en ácido hexurónico (ácido ascórbico ) de forma espontánea, sin acción enzimática.
L-gulonolactona oxidasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 1.1.3.8 | |||||||
No CAS. | 9028-78-8 | |||||||
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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Deficiencia de gulonolactona oxidasa
El pseudogén de gulonolactona oxidasa no funcional (GULOP) se mapeó en el cromosoma humano 8p21 que corresponde a un segmento conservado evolutivamente en el cromosoma 4 (SSC4) o 14 (SSC14) porcino. [1] [2] [3] GULO produce el precursor del ácido ascórbico , que se convierte espontáneamente en la vitamina (" vitamina C ").
La pérdida de actividad del gen de la L-gulonolactona oxidasa (GULO) se ha producido por separado en la historia de varias especies. La actividad de GULO se ha perdido en algunas especies de murciélagos, pero otras la retienen. [4] La pérdida de esta actividad enzimática es responsable de la incapacidad de los conejillos de indias para sintetizar enzimáticamente la vitamina C. Ambos eventos ocurrieron independientemente de la pérdida en el suborden haplorrhini de los primates, incluidos los humanos.
Sin embargo, el remanente de este gen no funcional con muchas mutaciones todavía está presente en los genomas de los conejillos de indias y los humanos. [5] Se desconoce si existen restos del gen en los murciélagos que carecen de actividad GULO. La función de GULO parece haberse perdido varias veces, y posiblemente vuelto a adquirir, en varias líneas de aves paseriformes , donde la capacidad de producir vitamina C varía de una especie a otra. [6]
La pérdida de actividad GULO en el orden de los primates ocurrió hace unos 63 millones de años, aproximadamente en el momento en que se dividió en los subórdenes Haplorhini (que perdió la actividad enzimática) y Strepsirrhini (que la retuvo). Los primates haplorrinos (de "nariz simple"), que no pueden producir vitamina C enzimáticamente, incluyen los tarseros y los simios (simios, monos y humanos). Los estrepsirrinos primates (doblada o húmedo de nariz), que todavía puede producir vitamina C enzimáticamente, incluyen lorises , galagos , pottos , y, en cierta medida, lémures . [7]
La deficiencia de L-gulonolactona oxidasa se denomina " hipoascorbemia " [8] y OMIM (Herencia mendeliana en línea en el hombre) [9] la describe como "un error público innato del metabolismo", ya que afecta a todos los seres humanos. Existe una amplia discrepancia entre las cantidades de ácido ascórbico que consumen otros primates y lo que se recomienda como "ingestas de referencia" para los seres humanos. [10] En su forma patentemente patológica, los efectos de la deficiencia de ascorbato se manifiestan como escorbuto .
Consecuencias de la pérdida
Es probable que se haya producido algún nivel de adaptación después de la pérdida del gen GULO por parte de los primates. El glut1 de eritrocitos y la captación asociada de ácido deshidroascórbico modulada por el interruptor de la estomatina son rasgos únicos de los seres humanos y de los pocos mamíferos que han perdido la capacidad de sintetizar ácido ascórbico a partir de glucosa . [11] Dado que los transportadores GLUT y la estomatina se distribuyen de forma ubicua en diferentes tipos de células y tejidos humanos, se puede suponer que se producen interacciones similares en células humanas distintas de los eritrocitos. [12]
Pauling observó que después de la pérdida de producción de ascorbato endógeno, la apo (a) y Lp (a) se vieron muy favorecidas por la evolución, actuando como sustitutos del ascorbato, ya que la frecuencia de aparición de niveles plasmáticos elevados de Lp (a) en especies que habían perdido la La capacidad de sintetizar ascorbato es excelente. [13] Además, solo los primates comparten la regulación de la expresión del gen CAMP por la vitamina D que ocurrió después de la pérdida del gen GULO. [14]
Johnson y col. han planteado la hipótesis de que la mutación del GULOP (pseudogén que produce L-gulonolactona oxidasa) para que dejara de producir GULO puede haber sido beneficiosa para los primeros primates al aumentar los niveles de ácido úrico y mejorar los efectos de la fructosa sobre el aumento de peso y la acumulación de grasa. Con la escasez de alimentos, esto dio a los mutantes una ventaja de supervivencia. [15]
Modelos animales
Los estudios de enfermedades humanas se han beneficiado de la disponibilidad de pequeños modelos de animales de laboratorio. Sin embargo, los tejidos de modelos animales con un gen GULO generalmente tienen altos niveles de ácido ascórbico y, por lo tanto, a menudo solo están ligeramente influenciados por la vitamina C exógena. Esta es una desventaja importante para los estudios que involucran los sistemas redox endógenos de primates y otros animales que carecen de esta. gene.
Los conejillos de Indias son un modelo humano popular. Perdieron la capacidad de sintetizar L-gulono-gamma-lactona oxidasa hace 20 millones de años. [5]
En 1999, Maeda et al. Ratones modificados genéticamente con gen GULO inactivado. Los ratones mutantes, como los humanos, dependen por completo de la vitamina C de la dieta y muestran cambios que indican que la integridad de su vasculatura está comprometida. [16] Se utilizaron ratones GULO - / - como modelo humano en múltiples estudios posteriores. [17]
Ha habido intentos exitosos de activar la función enzimática perdida en diferentes especies animales. [18] [19] [20] [21] También se identificaron varios mutantes GULO. [22] [23]
Modelos de plantas
En las plantas, la importancia de la vitamina C en la regulación de la morfología de la planta completa, la estructura celular y el desarrollo de la planta se ha establecido claramente mediante la caracterización de mutantes bajos en vitamina C de Arabidopsis thaliana , papa, tabaco, tomate y arroz. La elevación del contenido de vitamina C mediante la sobreexpresión de inositol oxigenasa y gulono-1,4-lactona oxidasa en A. thaliana conduce a una mayor biomasa y tolerancia al estrés abiótico. [24] [25]
GULO pertenece a una familia de azúcares-1,4-lactona oxidasas, que también contiene la enzima de levadura D-arabinono-1,4-lactona oxidasa (ALO). ALO produce ácido eritórbico con su sustrato canónico. Esta familia es a su vez una subfamilia bajo más azúcares-1,4-lactona oxidasas, que también incluye la L-gulono-1,4-lactona deshidrogenasa bacteriana y la galactonolactona deshidrogenasa vegetal . [26] Todas estas oxidorreductasas de aldonolactona juegan un papel en alguna forma de síntesis de vitamina C, y algunas (incluyendo GULO y ALO) aceptan sustratos de otros miembros. [27]
Ver también
- Ácido ascórbico / vitamina C
- Oxidorreductasa
- Escorbuto
Referencias
- ^ GULOP Archivado el 27 de septiembre de 2007 en la Wayback Machine - iHOP
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