• regulación de la estabilidad de las proteínas • metabolismo de los lípidos • proceso biosintético de esteroides • proceso biosintético del colesterol • regulación del proceso biosintético del colesterol • proceso biosintético triterpenoide
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UniProt
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En eucariotas , la lanosterol sintasa es una proteína monotópica integral asociada con el lado citosólico del retículo endoplásmico . [10] Algunas evidencias sugieren que la enzima es una, no soluble unida a la membrana de proteínas en los pocos procariotas que lo producen. [11]
Debido al papel de la enzima en la biosíntesis del colesterol , existe interés en los inhibidores de lanosterol sintasa como posibles fármacos reductores del colesterol, para complementar las estatinas existentes . [12]
Mecanismo
Figura 1: Mecanismo de lanosterol sintasa. Los intermedios de carbocatión discretos muestran la naturaleza no concertada del mecanismo.
Aunque se han obtenido algunos datos sobre el mecanismo mediante el uso de inhibidores suicidas , estudios de mutagénesis y modelos de homología , todavía no se comprende completamente cómo la enzima cataliza la formación de lanosterol . [12]
Protonación inicial de epóxido y apertura del anillo.
Antes de la adquisición de de la proteína de estructura cristalina de rayos X , mutagénesis dirigida al sitio se utilizó para determinar los residuos clave para la actividad catalítica de la enzima. Se determinó que un residuo de ácido aspártico (D455) y dos residuos de histidina (H146 y H234) eran esenciales para la función enzimática. Corey y col. planteó la hipótesis de que el ácido aspártico actúa protonando el anillo epóxido del sustrato , aumentando así su susceptibilidad al ataque intramolecular por el doble enlace más cercano , con H146 posiblemente intensificando la capacidad donadora de protones del ácido aspártico a través del enlace de hidrógeno . [13] Después de la adquisición de la estructura cristalina de rayos X de la enzima, se confirmó el papel de D455 como donante de protones para el epóxido del sustrato, aunque se encontró que D455 es más probable estabilizado por enlaces de hidrógeno de dos residuos de cisteína (C456 y C533) que de la histidina sugerida anteriormente. [12]
Cascada de formación de anillos
La protonación de epóxido activa el sustrato, desencadenando una cascada de reacciones de formación de anillos. Se forman cuatro anillos en total (A a D), que producen la columna vertebral del colesterol . [12] Aunque la idea de una formación concertada de los cuatro anillos se había tenido en cuenta en el pasado, los estudios cinéticos con análogos de (S) -2,3-oxidoscualeno mostraron que la formación de productos se logra a través de carbocatión intermedios discretos (ver Figura 1 ). El aislamiento de productos monocíclicos y bicíclicos de mutantes de lanosterol sintasa ha debilitado aún más la hipótesis de un mecanismo concertado. [14] [15] Sin embargo, la evidencia sugiere que la apertura del anillo epóxido y la formación del anillo A están concertadas. [dieciséis]
Estructura
La lanosterol sintasa es una proteína monomérica de dos dominios [10] compuesta por dos dominios de barril conectados (α / α) y tres estructuras β más pequeñas . El sitio activo de la enzima está en el centro de la proteína, cerrado por un canal constreñido. El paso del sustrato (S) -2,3-epoxiscualeno a través del canal requiere un cambio en la conformación de la proteína . En eucariotas , una superficie hidrófoba (6% del área de superficie total de la enzima) es la región de unión a la membrana ER (ver Figura 2 ). [12]
La enzima contiene cinco regiones de huellas dactilares que contienen motivos Gln - Trp , que también están presentes en la enzima bacteriana altamente análoga escualeno-esperanno ciclasa. [12] Los residuos de estas regiones de huellas dactilares contienen cadenas laterales apiladas que se cree que contribuyen a la estabilidad de la enzima durante las reacciones de ciclación altamente exergónicas catalizadas por la enzima. [17]
Función
Catálisis de la formación de lanosterol
La lanosterol sintasa cataliza la conversión de (S) -2,3-epoxiscualeno en lanosterol , un intermedio clave de cuatro anillos en la biosíntesis del colesterol . [6] [7] Por lo tanto, a su vez proporciona el precursor de estrógenos , andrógenos , progestágenos , glucocorticoides , mineralocorticoides y neuroesteroides . En eucariotas, la enzima se une al lado citosólico de la membrana del retículo endoplásmico . [10] Si bien la síntesis de colesterol se asocia principalmente con eucariotas , se ha encontrado que pocos procariotas expresan lanosterol sintasa; se ha encontrado como proteína soluble en Methylococcus capsulatus . [11]
Catálisis de la formación de epoxilanosterol
La lanosterol sintasa también cataliza la ciclación de 2,3; 22,23-diepoxiscualeno a 24 (S), 25-epoxilanosterol, [18] que luego se convierte en 24 (S), 25-epoxicolesterol. [19] Dado que la afinidad de la enzima por este segundo sustrato es mayor que por el monoepoxi (S) -2,3-epoxiscualeno, bajo inhibición parcial la conversión de 2,3; 22,23-diepoxiscualeno en 24 (S), 25-epoxilanosterol se favorece sobre la síntesis de lanosterol . [20] Esto tiene relevancia para la prevención y el tratamiento de enfermedades.
Significación clínica
Inhibidores de enzimas como fármacos para reducir el colesterol
Ha aumentado el interés en los inhibidores de lanosterol sintasa como fármacos para reducir el colesterol en sangre y tratar la aterosclerosis . Las estatinas ampliamente populares que se utilizan actualmente para reducir la función del colesterol LDL (lipoproteína de baja densidad) inhibiendo la actividad de la HMG-CoA reductasa . [6] Debido a que esta enzima cataliza la formación de precursores mucho más arriba de (S) -2,3-epoxiscualeno y colesterol, las estatinas pueden influir negativamente en las cantidades de intermediarios necesarios para otras vías biosintéticas (por ejemplo, síntesis de isoprenoides , coenzima Q ). Por lo tanto, la lanosterol sintasa, que está más estrechamente ligada a la biosíntesis de colesterol que la HMG-CoA reductasa , es un objetivo farmacológico atractivo. [21]
Se cree que los inhibidores de la lanosterol sintasa reducen el colesterol LDL y VLDL mediante un mecanismo de control dual. Los estudios en los que se inhibe parcialmente la lanosterol sintasa han demostrado tanto una disminución directa en la formación de lanosterol como una disminución en la actividad de la HMG-CoA reductasa . Se cree que el oxisterol 24 (S), 25-epoxilanosterol, que se forma preferentemente sobre el lanosterol durante la inhibición parcial de lanosterol sintasa, es responsable de esta inhibición de la actividad de la HMG-CoA reductasa . [22]
Evolución
Se cree que las oxidoscualeno ciclasas (OSC, la clase a la que pertenece la lanosterol ciclasa) evolucionaron a partir de la escualeno-esperanno ciclasa bacteriana (SHC), que participa en la formación de hopanoides . Los árboles filogenéticos construidos a partir de las secuencias de aminoácidos de las OSC en diversos organismos sugieren un único ancestro común y que la vía de síntesis evolucionó solo una vez. [23] El descubrimiento de esteranos, incluido el colestano, en lutitas de 2.700 millones de años de Pilbara Craton , Australia , sugiere que los eucariotas con OSC y maquinaria de esteroides compleja estuvieron presentes en los inicios de la historia de la Tierra. [24]
Referencias
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enlaces externos
Lanosterol + sintasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .