En enzimología , una leghemoglobina reductasa ( EC 1.6.2.6 ) es una enzima que cataliza la reacción química.
leghemoglobina reductasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 1.6.2.6 | |||||||
No CAS. | 60440-35-9 | |||||||
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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- NAD (P) H + H + + 2 ferrileghemoglobina NAD (P) + + 2 ferroleghemoglobina
En otras palabras, una leghemoglobina (o fitoglobina en general) con un Fe 3+ se reduce a una con el ion ferroso, Fe 2+ .
Esta enzima pertenece a la familia de las oxidorreductasas , específicamente las que actúan sobre NADH o NADPH con una proteína hemo como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es NAD (P) H: ferrileghemoglobina oxidorreductasa . Esta enzima también se llama leghemoglobina reductasa férrica .
Papel en los nódulos de leguminosas
La leghemoglobina (Lb) es una proteína que contiene hemo que se une de manera reversible y transporta O 2 a los nódulos fijadores de N 2 de las plantas leguminosas. [1] Para funcionar como portador de O 2, Lb debe estar en estado de oxidación ferrosa (Lb 2+ ). Lb 2+ oxigenado (Lb 2+ O 2 ) se autooxida fácilmente a Lb férrico (Lb 3+ ) generando O 2 - en presencia de trazas de metales de transición , quelantes y metabolitos tóxicos (como nitrito , radical superóxido y peróxidos ), [2] sin embargo, Lb 2+ es la forma predominante en los nódulos. [3] [4] Por lo tanto, existen mecanismos in vivo para mantener Lb en el estado ferroso funcional . [5]
Historia
Burris y Hass [6] fueron los primeros en proponer que los nucleótidos de piridina reducidos podrían funcionar como reductores de Lb 3+ en nódulos de raíces de leguminosas y en 1969 Appleby [7] informó que Lb 3+ se redujo a Lb 2+ mediante una suspensión de bacteroides . En 1982, Kretovich y colaboradores [8] purificaron una enzima de nódulos de lupino que catalizó la reducción de Lb 3+ a Lb 2+ utilizando NADH como reductor. Esta enzima (nombrada por estos autores como Legoglobin Reductasa -LR) es similar a NADH: citocromo b 5 reductasa ( EC 1.6.2.2 ) de eritrocitos y músculo bovino. Lupin LR es una flavoproteína con una masa molecular de 60 kDa y su actividad es específica para NADH. En 1984, Klucas y colaboradores [9] purificaron una proteína con actividad férrica Lb reductasa (FLbR) de nódulos de soja . La actividad del FLbR de la soja fue del 90% en el citosol del nódulo y del 10% en los bacteroides. El NADH fue el mejor reductor para el FLbR de la soja, aunque el NADPH también funcionó a tasas tres veces menores que el NADH. Estas investigaciones de Klucas y colaboradores [9] también mostraron que la oxidación de NADH y la reducción de Lb 3+ era indetectable cuando se eliminó el O 2 del sistema de reacción, pero todos se restauraron al volver a agregar O 2 , lo que indicó que el La actividad de FLbR depende de O 2 .
En legumbres
El FLbR de soja es una flavoproteína con dinucleótido de flavina adenina (FAD) como grupo protésico y consta de dos subunidades idénticas, cada una de las cuales tiene una masa molecular de 54 kDa. Los valores de K m y K cat del FLbR de la soja para la reducción de Lb 3+ de la soja son 9,2 μM y 6,2 s −1 , respectivamente ( K cat / K m = 674 M −1 s −1 ). La secuencia de aminoácidos del FLbR de soja está muy relacionada con la de las flavin-nucleótido disulfuro oxidorreductasas , especialmente la dihidrolipoamida deshidrogenasa (DLDH) ( EC 1.8.1.4 ) del complejo piruvato deshidrogenasa . La secuencia de aminoácidos del FLbR de soja contiene un péptido señal de 30 residuos para la translocación a las mitocondrias, así como regiones conservadas para el sitio de unión a FAD, el sitio de unión a NAD (P) H y el sitio activo de disulfuro característico de la DLDH de guisante y otras enzimas en la familia de las piridina nucleótido-disulfuro oxidorreductasas. [10]
El genoma de la soja contiene al menos dos copias (denominadas flbr1 y flbr2 ) del gen flbr . [11] La secuencia de aminoácidos de la soja FLbR2 tiene una homología considerable con la soja FLbR1 y la mitocondria de la hoja de guisante DLDH y contiene un péptido de tránsito mitocondrial de 30 residuos . [12] Las secuencias de FLbR también se han detectado y analizado en leguminosas distintas de la soja. Por ejemplo, la secuencia de nucleótidos de un ADNc de FLbR de caupí tiene un 88 y un 85% de similitud con el FLbR de soja y la DLDH de guisante, respectivamente. Los valores de K m y K cat del FLbR del caupí para la reducción de Lb 3+ del frijol son 10,4 μM y 3,1 s −1 , respectivamente ( K cat / K m = 298 M −1 s −1 ). [13]
En otras plantas
La soja FLbR2 reduce la fitoglobina1.1 del arroz férrico (Phytogb1.1 3+ ). [14] Aparentemente, la interacción soja FLbR2-arroz Phytoglobin1.1 3+ es débil. Un análisis in silico predijo que la soja FLbR2 y el arroz Phytogb1.1 3+ interactúan en el dominio de unión a FAD de la soja FLbR2 y el bucle CD y la hélice F del arroz Phytogb1.1 3+ . Por lo tanto, los FLbR podrían ser un mecanismo in vivo generalizado para la reducción enzimática de Phytogbs 3+ .
Referencias
- ^ Appleby CA, El origen y funciones de la hemoglobina en plantas, Sci. Progress, 76 (1992) 365-398.
- ^ Becana M., Klucas RV, Oxidación y reducción de leghemoglobina en nódulos de raíces de plantas leguminosas, Plant Physiol., 98 (1992) 1217-1221.
- ^ Lee KK, Klucas RV, Reducción de leghemoglobina férrica en nódulos de raíz de soja, Plant Physiol., 74 (1984) 984-988.
- ^ Lee KK, Shearman LL, Ericson BK, Klucas RV, Leghemoglobina férrica en nódulos leguminosos adheridos a plantas., Plant Physiol., 109 (1995) 261-267.
- ^ Becana M., Klucas RV, Mecanismos enzimáticos y no enzimáticos para la reducción de leghemoglobina férrica en nódulos de raíces de leguminosas, Proc. Natl. Acad. Sci. Estados Unidos, 87 (1990) 7295-7299.
- ^ Burris RH, Hass E., El pigmento rojo de los nódulos de las raíces de las leguminosas., J. Biol. Chem., 155 (1944) 227-229.
- ^ Appleby CA, Propiedades de la leghemoglobina in vivo y su aislamiento como oxileghemoglobina ferrosa, Biochim Biophys. Acta, 188 (1969) 222-229.
- ^ Kretovich VL, Melik-Sarkisyan SS, Bashirova NF, Topunov AF, Reducción enzimática de leghemoglobina en nódulos de lupino, J. Appl. Biochem., 4 (1982) 209-217.
- ^ a b Saari LL, Klucas RV, reductasa de leghemoglobina férrica de nódulos de raíz de soja, Arch. Biochem. Biophys., 231 (1984) 102-113.
- ^ Ji L., Wood S., Becana M., Klucas RV, Purificación y caracterización de la reductasa de leghemoglobina férrica del nódulo de la raíz de soja, Plant Physiol., 96 (1991) 32-37.
- ^ Ji L., Becana M., Sarath G., Klucas RV, Clonación y análisis de secuencia de un ADNc que codifica la leghemoglobina reductasa férrica de nódulos de soja, Plant Physiol., 104 (1994) 453-459.
- ^ Moran JF, Sun Z., Sarath G., Arredondo-Peter R., James EK, Becana M., Klucas RV, Clonación molecular, caracterización funcional y localización subcelular del nódulo de soja dihidrolipoamida reductasa., Plant Physiol., 128 ( 2002) 300-313.
- ^ Luan P., Aréchaga-Ocampo E., Sarath G., Arredondo-Peter R., Klucas RV, Análisis de una reductasa de leghemoglobina férrica denódulos de raízde caupí ( Vigna unguiculata )., Plant Sci., 154 (2000) 161- 170.
- ^ Gopalasubramaniam SK, Kondapalli KC, Millán-Pacheco C., Pastor N., Stemmler TL, Moran JF, Arredondo-Peter R., Soybean dihydrolipoamide deshydrogenase (férrica leghemoglobin reductase 2) interactúa y reduce la hemoglobina férrica no simbiótica 1., ScienceJet, 2 (2013) 33.
- Saari LL, Klucas RV (1984). "Reductasa de leghemoglobina férrica de nódulos de raíz de soja". Arco. Biochem. Biophys . 231 (1): 102-13. doi : 10.1016 / 0003-9861 (84) 90367-9 . PMID 6539095 .
Ver también
- Citocromo b5 reductasa