La acil-CoA ligasa (o sintetasa ) grasa de cadena larga es una enzima de la familia de las ligasas que activa la oxidación de ácidos grasos complejos . [2] La acil-CoA grasa de cadena larga sintetasa cataliza la formación de acil-CoA grasa mediante un proceso de dos pasos que pasa por un intermedio adenilado . [3] La enzima cataliza la siguiente reacción,
ácido graso de cadena larga: CoA ligasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 6.2.1.3 | |||||||
No CAS. | 9013-18-7 | |||||||
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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miembro 1 de la familia de cadena larga de acil-CoA sintetasa | ||||||
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Identificadores | ||||||
Símbolo | ACSL1 | |||||
Alt. simbolos | FACL2 | |||||
Gen NCBI | 2180 | |||||
HGNC | 3569 | |||||
OMIM | 152425 | |||||
RefSeq | NM_001995 | |||||
UniProt | P33121 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 6.2.1.3 | |||||
Lugar | Chr. 4 q35 | |||||
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Está presente en todos los organismos, desde las bacterias hasta los humanos. Cataliza la reacción previa al paso para la β-oxidación de ácidos grasos o puede incorporarse en fosfolípidos.
Función
La acil-CoA sintetasa grasa de cadena larga, LC-FACS, juega un papel en la regulación fisiológica de varias funciones celulares a través de la producción de ésteres de acil-CoA grasos de cadena larga , que supuestamente han afectado el transporte de proteínas , la activación de enzimas, la acilación de proteínas y la señalización celular. y regulación transcripcional. [1] La formación de acil-CoA graso se cataliza en dos pasos: un intermedio estable de molécula de acil-AMP graso y luego se forma el producto: molécula de acil-CoA de ácido graso. [4]
La acil CoA graso sintetasa cataliza la activación de una cadena larga de ácidos grasos a un acil CoA graso, que requiere la energía de 1 ATP a AMP y pirofosfato . Este paso utiliza 2 "equivalentes de ATP" porque el pirofosfato se escinde en 2 moléculas de fosfato inorgánico, rompiendo un enlace fosfato de alta energía .
Mecanismo y sitio activo
El mecanismo de la sintetasa de acil-CoA grasa de cadena larga es un mecanismo de “bi uni uni bi ping-pong”. [1] Los prefijos uni y bi se refieren a la cantidad de sustratos que ingresan a la enzima y la cantidad de productos que salen de la enzima; bi describe una situación en la que dos sustratos entran en la enzima al mismo tiempo. Ping-pong significa que un producto se libera antes de que otro sustrato pueda unirse a la enzima.
En el paso uno, el ATP y un ácido graso de cadena larga ingresan al sitio activo de la enzima . Dentro del sitio activo, el oxígeno cargado negativamente en el ácido graso ataca al alfa fosfato en el ATP, formando un intermedio de ácido graso de cadena larga de ATP. (Paso 1, Figura 2) En el segundo paso, el pirofosfato (PPi) se va, dando como resultado una molécula de ácido graso de cadena larga de AMP dentro del sitio activo de la enzima . (Paso 2, Figura 2) La coenzima A ahora ingresa a la enzima y se forma otro intermedio que consiste en AMP-ácido graso de cadena larga-Coenzima A. (Paso 3, Figura 2) Al final de este mecanismo se liberan dos productos, AMP y acil coa sintetasa. (Paso 4, Figura 2)
El acil CoA se forma a partir de ácidos grasos de cadena larga mediante una sustitución de acilo. En una reacción dependiente de ATP, el carboxilato de ácido graso se convierte en un tioéster . Los productos finales de esta reacción son acil-CoA , pirofosfato (PPi) y AMP .
Estructura
Hay varias áreas altamente conservadas y una similitud de secuencia de aminoácidos del 20-30% entre los miembros de esta superfamilia. [1] Las enzimas de la familia consisten en un gran dominio N-terminal y un pequeño dominio C-terminal, con el sitio catalítico ubicado entre los dos dominios. [1] La unión al sustrato puede afectar las posiciones relativas de los dominios C- y N-terminales. Se supone que el dominio C-terminal de LC-FACS está en una conformación abierta cuando un sustrato está ausente y en una conformación cerrada cuando un sustrato está unido. [1] La accesibilidad del sitio activo al disolvente se reduce cuando los dominios C- y N-terminales se acercan entre sí. [5]
La relación estructura-función entre LC-FACS y la formación y procesamiento del intermedio acil-AMP aún no estaba clara. Un dímero de dominio intercambiado está formado por LC-FACS, con el monómero interactuando en los dominios N-terminales. [6] Un gran cóncavo electrostáticamente positivo se encuentra en la parte posterior de la estructura en el valle central del homodímero. [1] Asp15 forma un puente salino intermolecular con Arg176 en las interacciones del dímero. Se forma un enlace de hidrógeno intermolecular entre el grupo carbonilo de la cadena principal de Glu16 y la cadena lateral de Arg199. En la interfaz, Glu175 forma un puente salino intermolecular con Arg199. [5] [7] [8] [9] El motivo L, un péptido enlazador de seis aminoácidos, conecta el gran dominio N-terminal y un pequeño dominio C-terminal de cada monómero LC-FACS. [1] El dominio N-terminal se compone de dos subdominios: un barril β antiparalelo distorsionado y dos láminas β rodeadas por hélices α que forman un sándwich αβαβα. [1] El pequeño dominio globular C-terminal consta de una hoja β de dos hebras y una hoja β antiparalela de tres hebras flanqueada por tres hélices α. [1]
Interacción del dímero
La dimerización de LC-FACS se estabiliza mediante un puente salino entre Asp15 de secuencia A y Arg176 de secuencia B. La Figura 3 muestra este puente salino entre estos dos aminoácidos. La línea amarilla entre Asp15 y Arg176 muestra el puente de sal presente.
Unión de ATP al dominio C-terminal
Las conformaciones del dominio terminal C de las estructuras LC-FACS dependen de la presencia de un ligando . [1] AMP-PNP, un análogo de ATP no hidrolizable, unido a LC-FACS da como resultado la conformación cerrada con los dominios C- y N-terminales que interactúan directamente. [1] En las estructuras cristalinas, AMP-PNP está unido en una grieta de cada monómero en la interfaz entre los dominios N- y C-terminales. [1] La conformación cerrada del dominio C-terminal se conserva con miristoil-AMP. [1] Tres residuos en el dominio C-terminal, Glu443, Glu475 y Lys527, interactúan de forma no covalente con los residuos del motivo L y el dominio N-terminal para estabilizar la conformación cerrada. [1] Hay dos tipos de conformaciones abiertas en los dominios C-terminales de la estructura no compleja. Los dominios C- y N-terminales no interactúan directamente para ambos monómeros del dímero. [1] El resto AMP de la molécula de ATP unida utiliza una extensa red de enlaces de hidrógeno para mantener unidos los dominios C- y N-terminales. [1]
Túnel de unión de ácidos grasos
Los ácidos grasos de cadena larga más voluminosos están unidos por un túnel de unión de ácidos grasos que se encuentra en el dominio N-terminal de cada monómero . [1] Una hoja β grande y un grupo de hélice α rodean el túnel que se extiende desde la cavidad cóncava en el valle central hasta el sitio de unión de ATP. [1] Hay dos caminos distintos en el gran camino central del túnel en la estructura compleja, que incluye el “camino ATP” y el “camino central”, separados por el anillo indol de Trp234 en el motivo G. [1] También hay otra rama de la vía central conocida como "rama muerta". El anillo indol de Trp234 cierra el túnel de unión de ácidos grasos en la estructura no compleja. [1] Se abre una vez que AMP-PNP se une a través de la formación de enlaces de hidrógeno entre el β-fosfato y el nitrógeno en el anillo de Trp234. [1] Durante este tiempo, el dominio del terminal C móvil adopta la conformación cerrada. Hay un cambio en el bucle flexible del motivo G en las estructuras cerradas de LC-FACS, lo que resulta en una rama sin salida más ancha en comparación con las formas no complejas. [1]
El sitio de unión de ATP está conectado a una ruta de ATP que es un canal hidrofóbico en el túnel de unión de ácidos grasos. [1] El ácido graso entra a través de la ruta central que se extiende desde la interfaz del dímero a lo largo de la cadena β 13 hasta la ruta del ATP. [1] La conexión entre las dos rutas está bloqueada por el anillo indol de Trp234 en ausencia de ATP. Las moléculas de agua llenan la ruta central en las estructuras del complejo AMP-PNP y miristoil-AMP y, a través de la entrada de la ruta central, se conectan a las regiones de disolvente a granel. Los residuos básicos de cada monómero, Lys219, Arg296, Arg297, Arg321, Lys350 y Lys 354, hacen que la entrada de la ruta central genere un potencial electrostático positivo. [1] La rama del callejón sin salida contiene los residuos 235-243 y se extiende desde el túnel de unión de ácidos grasos hasta la hélice α h. [1] La parte inferior de la rama sin salida consiste en un ambiente hidrofílico de las moléculas de agua y las cadenas laterales polares. [1]
Dominios
Los dominios encontrados en la acil CoA sintetasa grasa de cadena larga se muestran tanto en la vista de enzima (figura 5) como en la vista de secuencia (figura 6). LC-FACS tiene cinco dominios. Después de buscar 1v26 en Entrez, se mostró la ubicación de los 5 dominios y se utilizó para crear las figuras 5 y 6. Los colores de las cintas en la figura 5 corresponden a los colores de la figura 6.
Inhibición por acil-CoAs grasos de cadena larga
Una regulación a largo y corto plazo controla la síntesis de ácidos grasos. [4] La regulación de la síntesis de ácidos grasos a largo plazo depende de la velocidad de síntesis de acetil-CoA carboxilasa (ACC), la enzima limitante de la velocidad y la primera enzima de la síntesis de ácidos grasos, y la sintasa de ácidos grasos (FAS), la segunda y principal enzima de la síntesis de ácidos grasos. [4] [10] [11] [12] La acil-CoA grasa celular está involucrada en la regulación a corto plazo, pero no hay una comprensión completa de los mecanismos. [13]
Los ácidos grasos libres inhiben la síntesis de ácidos grasos de novo y parecen depender de la formación de acil-CoA grasos de cadena larga. [14] Los estudios han demostrado que los acil-CoAs grasos de cadena larga inhiben el ACC y el FAS mediante la inhibición por retroalimentación. [15] [16] [17] [18] El efecto inhibidor de la acil-CoA grasa de cadena larga sobre la síntesis de ácidos grasos puede ser el resultado de su regulación de las enzimas lipogénicas en forma de retroalimentación a través de la supresión de la transcripción genética. [19]
La ligasa CoA de ácido graso de cadena larga en las células sintetiza catalíticamente acil CoA graso de cadena larga. La ligasa de CoA de ácido graso de cadena larga puede participar en un papel importante en la supresión de la síntesis de ácidos grasos y se ha informado que desempeña un papel en la inhibición de la síntesis de ácidos grasos. [20] Recientemente se descubrió que la vitamina D 3 regula positivamente FACL3, que forma la síntesis de ácidos grasos de cadena larga mediante el uso de ácido mirístico , ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido araquidónico como sustratos, en los niveles de expresión y actividad. [21] FACL3 contribuye al efecto inhibidor del crecimiento de vitamina D 3 en células LNCaP de cáncer de próstata humano. [21] Un estudio actual informa que la inhibición por retroalimentación de la expresión de FAS por los acil-CoAs grasos de cadena larga provoca la regulación a la baja del ARNm de FAS por la vitamina D 3 . [4] [22]
Significación clínica
La adrenoleucodistrofia (ALD) es la acumulación de ácidos grasos de cadena larga en el cerebro y la corteza suprarrenal, debido a la actividad disminuida de la acil coa sintetasa grasa de cadena larga. [23] La oxidación de los ácidos grasos de cadena larga ocurre normalmente en el peroxisoma donde se encuentra la acil coa sintetasa grasa de cadena larga. Los ácidos grasos de cadena larga ingresan al peroxisoma a través de una proteína transportadora, ALDP, que crea una puerta en la membrana del peroxisoma . En ALD, el gen de este transportador de membrana peroximal, ALDP, es defectuoso, lo que impide que los ácidos grasos de cadena larga entren en el peroxisoma. [24]
Ejemplos de
Los genes humanos que codifican las enzimas de la ligasa CoA de ácidos grasos de cadena larga (también conocida como acil-CoA sintetasa de cadena larga o ACSL) incluyen:
- ACSL1
- ACSL3
- ACSL4
- ACSL5
- ACSL6
- SLC27A2
Ver también
- Acil-CoA sintasa grasa
- Triacsin C : un inhibidor de la acil CoA sintetasa grasa
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac PDB : 1V26 ; Hisanaga Y, Ago H, Nakagawa N, Hamada K, Ida K, Yamamoto M, Hori T, Arii Y, Sugahara M, Kuramitsu S, Yokoyama S, Miyano M (julio de 2004). "Base estructural de la catálisis de dos etapas específica del sustrato del dímero de sintetasa de acil-CoA grasa de cadena larga" . J. Biol. Chem . 279 (30): 31717–26. doi : 10.1074 / jbc.M400100200 . PMID 15145952 .
- ^ Soupene E, Kuypers FA (mayo de 2008). "Acil-CoA sintetasas de cadena larga de mamíferos" . Exp. Biol. Medicina. (Maywood) . 233 (5): 507–21. doi : 10.3181 / 0710-MR-287 . PMC 3377585 . PMID 18375835 .
- ^ Bækdal T, Schjerling CK, Hansen JK, Knudsen J (1997). "Análisis de ésteres de acil-coenzima A de cadena larga". En Christie W (ed.). Avances en la metodología de los lípidos (tres ed.). Ayr, Escocia: Oily Press. págs. 109-131. ISBN 978-0-9514171-7-1.
- ^ a b c d Qiao S, Tuohimaa P (noviembre de 2004). "La vitamina D3 inhibe la expresión de la sintasa de ácidos grasos estimulando la expresión de la ligasa 3 de CoA de ácidos grasos de cadena larga en células de cáncer de próstata". FEBS Lett . 577 (3): 451–4. doi : 10.1016 / j.febslet.2004.10.044 . PMID 15556626 . S2CID 25190904 .
- ^ a b Conti E, Stachelhaus T, Marahiel MA, Brick P (julio de 1997). "Base estructural para la activación de fenilalanina en la biosíntesis no ribosomal de gramicidina S" . EMBO J . 16 (14): 4174–83. doi : 10.1093 / emboj / 16.14.4174 . PMC 1170043 . PMID 9250661 .
- ^ Liu Y, Eisenberg D (junio de 2002). "Intercambio de dominios 3D: mientras los dominios continúan intercambiando" . Protein Sci . 11 (6): 1285–99. doi : 10.1110 / ps.0201402 . PMC 2373619 . PMID 12021428 .
- ^ Conti E, Franks NP, Brick P (marzo de 1996). "La estructura cristalina de luciferasa de luciérnaga arroja luz sobre una superfamilia de enzimas formadoras de adenilato". Estructura . 4 (3): 287–98. doi : 10.1016 / S0969-2126 (96) 00033-0 . PMID 8805533 .
- ^ May JJ, Kessler N, Marahiel MA, Stubbs MT (septiembre de 2002). "Estructura cristalina de DhbE, un arquetipo de dominios de activación de ácido arílico de péptidos sintetasas modulares no ribosomales" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 99 (19): 12120–5. Código Bibliográfico : 2002PNAS ... 9912120M . doi : 10.1073 / pnas.182156699 . PMC 129408 . PMID 12221282 .
- ^ Gulick AM, Starai VJ, Horswill AR, Homick KM, Escalante-Semerena JC (marzo de 2003). "La estructura cristalina de 1,75 A de acetil-CoA sintetasa unida a adenosina-5'-propilfosfato y coenzima A". Bioquímica . 42 (10): 2866–73. doi : 10.1021 / bi0271603 . PMID 12627952 .
- ^ Burton DN, Collins JM, Kennan AL, Porter JW (agosto de 1969). "Los efectos de factores nutricionales y hormonales sobre el nivel de ácido graso sintetasa del hígado de rata" . J. Biol. Chem . 244 (16): 4510–6. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 94347-4 . PMID 5806590 .
- ^ Craig MC, Dugan RE, Muesing RA, Slakey LL, Porter JW (julio de 1972). "Efectos comparativos de los regímenes dietéticos sobre los niveles de enzimas que regulan la síntesis de ácidos grasos y colesterol en hígado de rata". Arco. Biochem. Biophys . 151 (1): 128–36. doi : 10.1016 / 0003-9861 (72) 90481-X . PMID 5044513 .
- ^ Majerus PW, Kilburn E (noviembre de 1969). "Acetil coenzima A carboxilasa. Los roles de síntesis y degradación en la regulación de los niveles de enzimas en el hígado de rata" . J. Biol. Chem . 244 (22): 6254–62. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 63531-8 . PMID 4981792 .
- ^ Goodridge AG (junio de 1973). "Regulación de la síntesis de ácidos grasos en hepatocitos aislados. Evidencia de un papel fisiológico de la coenzima A y el citrato de acilo graso de cadena larga" . J. Biol. Chem . 248 (12): 4318–26. doi : 10.1016 / S0021-9258 (19) 43775-7 . PMID 4145797 .
- ^ McGee R, Spector AA (julio de 1975). "Biosíntesis de ácidos grasos en células de Erlich. El mecanismo de control a corto plazo por ácidos grasos libres exógenos" . J. Biol. Chem . 250 (14): 5419-25. doi : 10.1016 / S0021-9258 (19) 41198-8 . PMID 237919 .
- ^ Guynn RW, Veloso D, Veech RL (noviembre de 1972). "La concentración de malonil-coenzima A y el control de la síntesis de ácidos grasos in vivo" . J. Biol. Chem . 247 (22): 7325–31. doi : 10.1016 / S0021-9258 (19) 44633-4 . PMID 4638549 .
- ^ Numa S, Ringelmann E, Lynen F (diciembre de 1965). "[Sobre la inhibición de acetil-CoA-carboxilasa por compuestos de ácido graso-coenzima A]". Biochem Z (en alemán). 343 (3): 243–57. PMID 5875764 .
- ^ Goodridge AG (noviembre de 1972). "Regulación de la actividad de la acetil coenzima A carboxilasa por palmitoil coenzima A y citrato" . J. Biol. Chem . 247 (21): 6946–52. doi : 10.1016 / S0021-9258 (19) 44677-2 . PMID 5082134 .
- ^ Sumper M, Träuble H (febrero de 1973). "Membranas como aceptores de palmitoil CoA en la biosíntesis de ácidos grasos" (PDF) . FEBS Lett . 30 (1): 29–34. doi : 10.1016 / 0014-5793 (73) 80612-X . PMID 11947055 . S2CID 8678424 .
- ^ Faergeman NJ, Knudsen J (abril de 1997). "Papel de los ésteres grasos de acil-CoA de cadena larga en la regulación del metabolismo y en la señalización celular" . Biochem. J . 323 (1): 1–12. doi : 10.1042 / bj3230001 . PMC 1218279 . PMID 9173866 .
- ^ Fox SR, Hill LM, Rawsthorne S, Hills MJ (diciembre de 2000). "La inhibición del transportador de glucosa-6-fosfato en plastidios de colza (Brassica napus L.) por tioésteres de acil-CoA reduce la síntesis de ácidos grasos" . Biochem. J . 352 (2): 525–32. doi : 10.1042 / 0264-6021: 3520525 . PMC 1221485 . PMID 11085947 .
- ^ a b Qiao S, Tuohimaa P (junio de 2004). "El papel de la ligasa 3 de CoA de ácidos grasos de cadena larga en la vitamina D3 y el control de andrógenos del crecimiento de las células LNCaP del cáncer de próstata". Biochem. Biophys. Res. Comun . 319 (2): 358–68. doi : 10.1016 / j.bbrc.2004.05.014 . PMID 15178414 .
- ^ Qiao S, Pennanen P, Nazarova N, Lou YR, Tuohimaa P (mayo de 2003). "Inhibición de la expresión de la sintasa de ácidos grasos por 1 alfa, 25-dihidroxivitamina D3 en células de cáncer de próstata". J. Steroid Biochem. Mol. Biol . 85 (1): 1–8. doi : 10.1016 / S0960-0760 (03) 00142-0 . PMID 12798352 . S2CID 54296796 .
- ^ "Página de información de adrenoleucodistrofia" . Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS). 2009-03-18. Archivado desde el original el 10 de mayo de 2006 . Consultado el 16 de enero de 2010 .
- ^ Kemp S, Watkins P (3 de marzo de 2009). "Ácidos grasos de cadena muy larga y X-ALD" . X-adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma de base de datos . Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2009 . Consultado el 16 de enero de 2010 .
enlaces externos
- ACSL6 + proteína, + humano en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .