La lanosterol 14α-desmetilasa ( CYP51A1 ) es una enzima del citocromo P450 que participa en la conversión de lanosterol en 4,4-dimetilcolesta-8 (9), 14,24-trien-3β-ol. [4] Las isoenzimas del citocromo P450 son un grupo conservado de proteínas que actúan como actores clave en el metabolismo de sustancias orgánicas y la biosíntesis de esteroides , lípidos y vitaminas importantes en eucariotas . [5] Como miembro de esta familia, la lanosterol 14α-desmetilasa es responsable de un paso esencial en la biosíntesis de esteroles . En particular, esta proteína cataliza la eliminación del grupo metilo C-14α del lanosterol . [5] Este paso de desmetilación se considera el punto de control inicial en la transformación del lanosterol en otros esteroles que se utilizan ampliamente dentro de la célula. [5]
Las propiedades estructurales y funcionales de la superfamilia del citocromo P450 han estado sujetas a una amplia diversificación a lo largo de la evolución. [6] Estimaciones recientes indican que actualmente hay 10 clases y 267 familias de proteínas CYP. [7] Se cree que la 14α-desmetilasa o CYP51 divergieron temprano en la historia evolutiva del citocromo y ha conservado su función desde entonces; a saber, la eliminación del grupo 14α-metilo de los sustratos de esteroles . [6]
Aunque el modo de acción de CYP51 se ha conservado bien , la secuencia de la proteína varía considerablemente entre los reinos biológicos. [8] Las comparaciones de la secuencia CYP51 entre reinos revelan solo una similitud del 22-30% en la composición de aminoácidos. [9]
Aunque la estructura de la 14α-desmetilasa puede variar sustancialmente de un organismo a otro, el análisis de alineación de secuencias revela que hay seis regiones en la proteína que están altamente conservadas en eucariotas . [9] Estos incluyen residuos en la hélice B ', bucle B' / C, hélice C, hélice I, bucle K / β1-4 y cadena β 1-4 que son responsables de formar la superficie de la cavidad de unión del sustrato . [6] El modelado de homología revela que los sustratos migran desde la superficie de la proteína al sitio activo enterrado de la enzima a través de un canal que está formado en parte por la hélice alfa A ' y el bucle β4. [10][11] Finalmente, el sitio activo contiene un grupo protésico hemo en el que el hierro está atado al átomo de azufre en un residuo de cisteína conservado. [9] Este grupo también se une al oxígeno diatómico en el sexto sitio de coordinación, que finalmente se incorpora al sustrato. [9]
Se cree que la desmetilación del lanosterol catalizada por enzimas ocurre en tres pasos, cada uno de los cuales requiere una molécula de oxígeno diatómico y una molécula de NADPH (o algún otro equivalente reductor ). [12] Durante los dos primeros pasos, el grupo 14α-metilo sufre una monooxigenación de citocromo típica en la que un átomo de oxígeno es incorporado por el sustrato y el otro se reduce a agua, lo que resulta en la conversión del esterol en un carboxialcohol y luego en un carboxialdehído. [9] El aldehído luego se separa como ácido fórmico y se introduce simultáneamente un doble enlace para producir el producto desmetilado. [9]