La fenilalanina amoniacal liasa ( EC 4.3.1.24 ) es una enzima que cataliza una reacción que convierte la L - fenilalanina en amoniaco y ácido trans- cinámico . [1] La fenilalanina amoniaco liasa (PAL) es el primer paso comprometido en la ruta del fenilpropanoide y, por lo tanto, participa en la biosíntesis de compuestos polifenólicos como flavonoides , fenilpropanoides y lignina en las plantas .[2] [3] La fenilalanina amoniacal liasa se encuentra ampliamente en plantas, así como en algunas bacterias , levaduras y hongos , con isoenzimas presentes en muchas especies diferentes. Tiene una masa molecular en el rango de 270 a 330 kDa . [1] [4] La actividad de PAL se induce drásticamente en respuesta a varios estímulos como heridas en los tejidos,ataque patógeno , luz, bajas temperaturas y hormonas . [1] [5] PAL se ha estudiado recientemente por posibles beneficios terapéuticos en seres humanos afectados por fenilcetonuria . [6]También se ha utilizado en la generación de L- fenilalanina como precursor del edulcorante aspartamo . [7]
La enzima es un miembro de la familia amoniaco liasa , que escinde los enlaces carbono-nitrógeno. Al igual que otras liasas, PAL requiere solo un sustrato para la reacción directa, pero dos para la inversa. Se cree que es mecánicamente similar a la enzima relacionada histidina amoniaco liasa (EC: 4.3.1.3, HAL). [8] El nombre sistemático de esta clase de enzimas es L- fenilalanina amoniaco-liasa (formadora de trans-cinamato) . Anteriormente, se designó EC 4.3.1.5 , pero esa clase se ha redesignado como EC 4.3.1.24 (fenilalanina amoniaco-liasas), EC 4.3.1.25 (tirosina amoniaco-liasas) y EC 4.3.1.26 (fenilalanina / tirosina amoniaco-liasas). Otros nombres de uso común incluyen tirasa , fenilalanina desaminasa , tirosina amoniaco-liasa , L- tirosina amoniaco-liasa , fenilalanina amonio-liasa , PAL y L - fenilalanina amoniaco-liasa .
La fenilalanina amoniacal liasa es específica de L -phe y, en menor medida, de L - tirosina . [9] [10] La reacción catalizada por PAL es una reacción de eliminación espontánea en lugar de una desaminación oxidativa . [11]
El cofactor 3,5-dihidro-5-metildieno- 4H -imidazol-4-ona (MIO) está involucrado en la reacción y se asienta sobre el polo positivo de tres hélices polares en el sitio activo, lo que ayuda a aumentar su electrofilia . [12] MIO es atacado por el anillo aromático de L -phe, que activa el enlace CH en el carbono β para la desprotonación por un residuo básico . [13] [14] El carbanión intermedio de esta reacción de eliminación de E1cB, que se estabiliza mediante regiones positivas parciales en el sitio activo, luego expulsa amoniaco para formar el cinamato alqueno. Se cree que el mecanismo de reacción de PAL es similar al mecanismo de la enzima histidina amoniaco liasa relacionada. [13]
Durante mucho tiempo se pensó que un residuo de deshidroalanina era el residuo catalítico electrófilo clave en PAL y HAL, pero más tarde se descubrió que el residuo activo era MIO, que es aún más electrófilo. [16] [17] Está formado por ciclación y deshidratación del segmento de tripéptido Ala-Ser-Gly conservado. El primer paso de la formación de MIO es una ciclación-eliminación mediante un ataque nucleofílico intramolecular del nitrógeno de Gly204 en el grupo carbonilo de Ala202. Una posterior eliminación de agua de la cadena lateral de Ser203 completa el sistema de dobles enlaces cruzados. [15] Se proporcionan números para la fenilalanina amoniacal liasa de Petroselinum crispum ( PDB1W27). Aunque MIO es una modificación polipeptídica, se propuso llamarlo grupo protésico, porque tiene la calidad de un compuesto orgánico agregado. [8]
PAL es inhibida por el ácido trans-cinámico, y, en algunas especies, puede ser inhibida por trans derivados del ácido cinámico. [1] [18] Los aminoácidos no naturales D -Phe y D -Tyr, las formas enantioméricas del sustrato normal, son inhibidores competitivos . [9]