La oxalacetato descarboxilasa es una carboxilasa involucrada en la conversión de oxalacetato en piruvato .
oxalacetato descarboxilasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 4.1.1.3 | |||||||
No CAS. | 9024-98-0 | |||||||
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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Subunidad beta de oxalacetato descarboxilasa que transporta Na + | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | OAD_beta | |||||||
Pfam | PF03977 | |||||||
Clan pfam | CL0064 | |||||||
InterPro | IPR005661 | |||||||
TCDB | 3.B.1 | |||||||
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Oxaloacetato descarboxilasa, cadena gamma | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | OAD_gamma | |||||||
Pfam | PF04277 | |||||||
InterPro | IPR005899 | |||||||
TCDB | 3.B.1 | |||||||
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La actividad de la oxalacetato descarboxilasa en un organismo dado puede deberse a la actividad de la enzima málica , piruvato quinasa , malato deshidrogenasa , piruvato carboxilasa y PEP carboxilasa o la actividad de oxalacetato descarboxilasas "reales". Las últimas enzimas catalizan la descarboxilación irreversible de oxaloacetato y se pueden clasificar en (i) las oxalacetato descarboxilasas dependientes de cationes divalentes y (ii) las oxalacetato descarboxilasas dependientes de sodio y que contienen biotina unidas a la membrana de enterobacterias . [2] [3]
Propiedades cinéticas
Una oxalacetato descarboxilasa de la familia de descarboxilasas dependientes de cationes divalentes fue aislada de Corynebacterium glutamicum en 1995 por Jetten et al. Esta enzima catalizó selectivamente la descarboxilación de oxaloacetato a piruvato y CO2 con una Km de 2,1 mM, Vmax de 158 umol y kcat de 311 s ^ -1. Se requirió [3] Mn2 + para la actividad enzimática con una Km de 1,2 mM para Mn2 +.
Una oxalacetato descarboxilasa que se encuentra en las mitocondrias y el citoplasma soluble fue aislada y purificada de células de hígado de rata en 1974 por Wojtcak et al. La enzima no fue activada por cationes divalentes ni inhibida por agentes quelantes. El valor de Km determinado fue 0,55 mM y el pH óptimo para la enzima entre 6,5 y 7,5. [4]
Enzimas citoplásmicas
Encontradas en diferentes microorganismos como Pseudomonas , Acetobacter , C. glutamicum, Veillonella parvula y A. vinelandii , las oxalacetato descarboxilasas citoplasmáticas dependen de la presencia de cationes divalentes como Mn2 +, Co2 +, Mg2 +, Ni2 + o Ca2 +. Estas enzimas son inhibidas por acetil-CoA y ADP . [2]
Enzimas unidas a membranas
La oxalacetato descarboxilasa unida a membrana fue la primera enzima de la familia de la descarboxilasa transportadora de Na + que demostró actuar como bomba primaria de Na + . [5] Esta familia de enzimas incluye metilmalonil-CoA descarboxilasa, malonato descarboxilasa y glutanoil-CoA descarboxilasa, todas las cuales se encuentran exclusivamente en bacterias anaeróbicas. [6]
La descarboxilación del beta-cetoácido de oxalacetato proporciona la energía libre necesaria para bombear iones de sodio a través de la bicapa lipídica. El gradiente de sodio resultante impulsa la síntesis de ATP, el transporte de solutos y la motilidad. [7] La reacción general catalizada por la bomba es el intercambio de dos iones de Na + intracelulares por un ion de H + extracelular; la reacción se inicia mediante la descarboxilación catalizada por enzimas de oxaloacetato en el dominio carboxiltransferasa de la subunidad alfa, produciendo piruvato y carboxibiotina . [8] La bomba de oxalacetato decaboxilasa también es reversible: a altas concentraciones de Na + extracelular, la bomba acoplará el movimiento cuesta abajo de Na + en el citosol con la carboxilación del piruvato para formar oxalacetato. [9]
Los miembros de esta familia de enzimas son típicamente trímeros , compuestos de alfa, beta y gamma subunidades . [10] [11] Las subunidades beta y gamma son proteínas integrales de membrana . [11] [12] La subunidad beta de ~ 45 kDa tiene nueve segmentos transmembrana que sirven para acoplar la descarboxilación de la carboxibiotina a la translocación de Na + del citoplasma al periplasma . [7] La pequeña subunidad gamma de ~ 9 kDa es una proteína de membrana integral con una única hélice en el extremo N, seguida de un dominio C-terminal hidrófilo que interactúa con la subunidad alfa. La subunidad gamma es esencial para la estabilidad general del complejo y probablemente sirve como un ancla para mantener las subunidades alfa y beta en su lugar. [13] [14] Además, la subunidad gamma acelera significativamente la tasa de descarboxilación de oxaloacetato en la subunidad alfa, y esto se correlaciona con la coordinación de un ion metálico Zn2 + por varios residuos en el extremo C hidrófilo. [8]
La subunidad alfa, que es ~ 65 kDa, es una proteína de membrana periférica biotinilada en el lado citosólico de la membrana. [8] Dentro de la subunidad alfa se encuentra el dominio carboxil transferasa (CT), el dominio de asociación oxaloacetato descarboxilasa gamma y el dominio portador biotina carboxilo. La estructura cristalina del dominio CT forma un pliegue cilíndrico TIM en una formación de dímero que se coordina con un ion Zn2 + en un sitio catalítico . [13] La enzima es completamente inactivada por mutagénesis específica de Asp17, His207 e His209, que sirven como ligandos para el ion metálico Zn2 +, o por Lys178 cerca del sitio activo , lo que sugiere que Zn2 + y Lys178 son esenciales para la catálisis. [6]
Ver también
- Piruvato carboxilasa
Referencias
- ^ Studer, Remo; Dahinden, Pius; Wang, Wei-Wu; Auchli, Yolanda; Li, Xiao-Dan; Dimroth, Peter (23 de marzo de 2007). "Estructura cristalina del dominio carboxiltransferasa de la bomba oxaloacetato descarboxilasa Na + de Vibrio cholerae". Revista de Biología Molecular . 367 (2): 547–557. doi : 10.1016 / j.jmb.2006.12.035 . ISSN 0022-2836 . PMID 17270211 .
- ^ a b Sauer U, Eikmanns BJ (septiembre de 2005). "El nodo PEP-piruvato-oxalacetato como el punto de conmutación para la distribución del flujo de carbono en las bacterias" . Reseñas de Microbiología FEMS . 29 (4): 765–94. doi : 10.1016 / j.femsre.2004.11.002 . PMID 16102602 .
- ^ a b Jetten MS, Sinskey AJ (1995). "Purificación y propiedades de la oxalacetato descarboxilasa de Corynebacterium glutamicum". Antonie van Leeuwenhoek . 67 (2): 221–7. doi : 10.1007 / bf00871217 . PMID 7771770 . S2CID 20685117 .
- ^ Wojtczak AB, Walajtys E (mayo de 1974). "Oxaloacetato descarboxilasa mitocondrial de hígado de rata". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergética . 347 (2): 168–82. doi : 10.1016 / 0005-2728 (74) 90042-5 . PMID 4407365 .
- ^ Dimroth P (enero de 1982). "La generación de un gradiente electroquímico de iones de sodio tras la descarboxilación de oxaloacetato por la oxaloacetato descarboxilasa unida a la membrana y activada por Na + de Klebsiella aerogenes" . Revista europea de bioquímica . 121 (2): 443–9. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1982.tb05807.x . PMID 7037396 .
- ^ a b PDB : 2NX9 ; Studer R, Dahinden P, Wang WW, Auchli Y, Li XD, Dimroth P (marzo de 2007). "Estructura cristalina del dominio carboxiltransferasa de la bomba oxaloacetato descarboxilasa Na + de Vibrio cholerae". Revista de Biología Molecular . 367 (2): 547–57. doi : 10.1016 / j.jmb.2006.12.035 . PMID 17270211 .
- ^ a b Dimroth P, Jockel P, Schmid M (mayo de 2001). "Mecanismo de acoplamiento de la bomba de oxalacetato descarboxilasa Na (+)". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergética . 1505 (1): 1–14. doi : 10.1016 / S0005-2728 (00) 00272-3 . PMID 11248184 .
- ^ a b c Lietzan AD, St Maurice M (febrero de 2014). "Enzimas dependientes de biotina funcionalmente diversas con actividad oxalacetato descarboxilasa". Archivos de Bioquímica y Biofísica . Catálisis enzimática asistida por cofactor. 544 : 75–86. doi : 10.1016 / j.abb.2013.10.014 . PMID 24184447 .
- ^ Dimroth P, Hilpert W. (1 de octubre de 1984). "Carboxilación de piruvato y acetil coenzima A por inversión de las bombas de sodio oxalacetato descarboxilasa y metilmalonil-CoA descarboxilasa". Bioquímica . 23 (22): 5360–5366. doi : 10.1021 / bi00317a039 .
- ^ Bott M, Pfister K, Burda P, Kalbermatter O, Woehlke G, Dimroth P (diciembre de 1997). "Metilmalonil-CoA descarboxilasa de Propionigenium modestum - clonación y secuenciación de los genes estructurales y purificación del complejo enzimático" . Revista europea de bioquímica . 250 (2): 590–9. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1997.0590a.x . PMID 9428714 .
- ^ a b Laussermair E, Schwarz E, Oesterhelt D, Reinke H, Beyreuther K, Dimroth P (septiembre de 1989). "El ion sodio translocación oxalacetato descarboxilasa de Klebsiella pneumoniae. Secuencia de las subunidades integrales beta y gamma unidas a la membrana". La Revista de Química Biológica . 264 (25): 14710–5. PMID 2549031 .
- ^ Schmid M, Wild MR, Dahinden P, Dimroth P (enero de 2002). "Subunidad gamma de la bomba oxalacetato descarboxilasa Na (+): interacción con otras subunidades / dominios del complejo y sitio de unión para el ion metálico Zn (2+)". Bioquímica . 41 (4): 1285–92. doi : 10.1021 / bi015764l . PMID 11802728 .
- ^ a b Inoue M, Li X (noviembre de 2015). "Complejo de bomba de oxalacetato descarboxilasa Na⁺ altamente activo y estable para análisis estructural". Expresión y purificación de proteínas . 115 : 34–8. doi : 10.1016 / j.pep.2015.05.008 . PMID 25986323 .
- ^ Di Berardino M, Dimroth P (agosto de 1995). "Síntesis de la bomba de oxaloacetato descarboxilasa Na + y sus subunidades individuales en Escherichia coli y análisis de su función". Revista europea de bioquímica . 231 (3): 790–801. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1995.tb20763.x . PMID 7649179 .
Otras lecturas
- Dahinden P, Auchli Y, Granjon T, Taralczak M, Wild M, Dimroth P (febrero de 2005). "Oxaloacetato descarboxilasa de Vibrio cholerae: purificación, caracterización y expresión de los genes en Escherichia coli" (PDF) . Archivos de Microbiología . 183 (2): 121–9. doi : 10.1007 / s00203-004-0754-5 . hdl : 20.500.11850 / 33874 . PMID 15647905 . S2CID 30038827 .
enlaces externos
- oxaloacetato + descarboxilasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .