Fosforribosilglicinamida formiltransferasa ( EC 2.1.2.2 , 2-amino-N-ribosilacetamida 5'-fosfato transformilasa , GAR formiltransferasa , GAR transformilasa , glicinamida ribonucleótido transformilasa , GAR TFasa , 5,10-meteniltetrahidrofolato: 2- aminolacetamida N-ribonucleilasa transformada ) es una enzima con el nombre sistemático 10-formiltetrahidrofolato: 5'-fosforribosilglicinamida N-formiltransferasa . [1] [2] [3] Esta enzima cataliza la siguiente reacción química
Fosforribosilglicinamida formiltransferasa | ||||||||
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![]() GAR monómero de formiltransferasa, humano | ||||||||
Identificadores | ||||||||
CE no. | 2.1.2.2 | |||||||
No CAS. | 2604945 | |||||||
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 | |||||||
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- 10-formiltetrahidrofolato + N 1 - (5-fosfo-D-ribosil) glicinamidatetrahidrofolato + N 2 -formil-N 1 - (5-fosfo-D-ribosil) glicinamida
Esta enzima dependiente de THF cataliza una sustitución acilo nucleofílica del grupo formilo de 10-formiltetrahidrofolato (fTHF) a N 1 - (5-fosfo-D-ribosil) glicinamida (GAR) para formar N 2 -formil-N 1 - (5- fosfo-D-ribosil) glicinamida (fGAR) como se muestra arriba. [4] Esta reacción juega un papel importante en la formación de purina a través de la vía de biosíntesis de novo de purina . Esta vía crea monofosfato de inosina (IMP), un precursor del monofosfato de adenosina (AMP) y el monofosfato de guanosina (GMP). AMP es un bloque de construcción para importantes portadores de energía como ATP, NAD + y FAD , y moléculas de señalización como cAMP . El papel de GARTfase en la biosíntesis de novo de purinas lo convierte en un objetivo para los medicamentos contra el cáncer [5] y su sobreexpresión durante el desarrollo posnatal se ha relacionado con el síndrome de Down . [6] Hay dos tipos conocidos de genes que codifican la transformilasa GAR en E. coli: purN y purT, mientras que solo purN se encuentra en humanos. [7] Muchos residuos en el sitio activo se conservan a través de enzimas bacterianas, de levadura, aviares y humanas. [8]
Estructura de la enzima
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/a/a6/GAR_transformylase.png/220px-GAR_transformylase.png)
En los seres humanos, GARTfase es parte de una enzima trifuncional que también incluye glicinamida ribnucleótido sintasa ( GARS ) y aminoimidazol ribonucleótido sintetasa ( AIRS ). Esta proteína (110 kDa) cataliza los pasos 2, 3 y 5 de la biosíntesis de purina de novo. La proximidad de estas unidades enzimáticas y la flexibilidad de la proteína sirven para aumentar el rendimiento de la vía. GARTfase se encuentra en el extremo C-terminal de la proteína. [10]
La GARTfase humana se ha cristalizado mediante el método de gota sentada por difusión de vapor y se han obtenido imágenes en el Laboratorio de Radiación de Sincrotrón de Stanford (SSRL) por al menos dos grupos. [5] [11]
La estructura se puede describir mediante dos subdominios que están conectados por una hoja beta de siete cadenas. El dominio N-terminal consiste en un pliegue de mononucleótido de tipo Rossman, con una parte de cuatro hebras de la hoja beta rodeada a cada lado por dos hélices alfa. La hoja beta continúa en el dominio terminal C, donde por un lado está cubierta por una larga hélice alfa y por el otro está parcialmente expuesta al disolvente. Es la hendidura entre los dos subdominios donde se encuentra el sitio activo. [8]
La hendidura consta del sitio de unión de GAR y la bolsa de unión de folato. La bolsa de unión de folato está delimitada por la hendidura de unión de pteridina, la región de transferencia de formilo y la región de benzoilglutamato que se unen a la cabeza de lapteridina y una cola de benzoilglutamato conectadas por un nitrógeno de fTHF unido a formilo. Esta región de unión de folato ha sido objeto de mucha investigación porque su inhibición por moléculas pequeñas ha llevado al descubrimiento de fármacos antineoplásicos. Se ha demostrado que el bucle de unión de folato cambia de conformación dependiendo del pH de la solución y, como tal, la transformilasa GAR humana muestra la actividad más alta alrededor de pH 7,5-8. Las condiciones de pH más bajo (~ 4,2) también cambian la conformación de los bucles de unión del sustrato (GAR). [11]
Mecanismo
Mecanismo de purN GARTfase
Klein et al sugirieron por primera vez un mecanismo asistido por moléculas de agua. Una sola molécula de agua posiblemente mantenida en su lugar por enlaces de hidrógeno con el grupo carboxilato del residuo Asp144 persistente transfiere protones del GAR-N al THF-N. El nitrógeno nucleofílico en el grupo amino terminal de GAR ataca el carbono carbonilo del grupo formilo en THF empujando carga negativa sobre el oxígeno. Klein sugiere que His108 estabiliza el estado de transición mediante el enlace de hidrógeno con el oxígeno cargado negativamente y que la reforma del doble enlace carbonilo da como resultado la ruptura del enlace THF-N-formilo. Los cálculos de Qiao et al sugieren que la transferencia de protones escalonada asistida por agua desde Gar-N a THF-N es 80-100 kj / mol más favorable que la transferencia concertada sugerida por Klein. El mecanismo mostrado es sugerido por Qiao et al, quienes ciertamente no consideraron los residuos circundantes en sus cálculos. [12] [13] Gran parte del mapeo temprano del sitio activo en GAR TFasa se determinó con la enzima bacteriana debido a la cantidad disponible de su sobreexpresión en E. coli. [14] Utilizando un análogo de afinidad de bromoacetil dideazafolato, James Inglese y sus colegas identificaron por primera vez Asp144 como un residuo de sitio activo probablemente implicado en el mecanismo de transferencia de formilo. [15]
Mecanismo de purT GARTfase
Los estudios de la variante purT de la transformilasa GAR en E. coli encontraron que la reacción procede a través de un intermedio de fosfato de formilo. Si bien la reacción in vitro puede desarrollarse sin THF, en general, la reacción in vivo es la misma. [dieciséis]
Participación en la biosíntesis de purina de novo
GART cataliza el tercer paso en la biosíntesis de novo purina, la formación de N 2 -formil-N 1 - (5-fosfo-D-ribosil) glicinamida (fGAR) mediante la adición de formilo a N 1 - (5-fosfo-D-ribosilo). ) glicinamida (GAR). [3] En E. coli, la enzima purN es una proteína de 23 kDa [17] pero en los seres humanos es parte de una proteína trifuncional de 110 kDa que incluye funcionalidades AIRS y GARS. [10] Esta proteína cataliza tres pasos diferentes de la vía de las purinas de novo .
Relevancia de la enfermedad
Objetivo de cáncer
Debido a su mayor tasa de crecimiento y requisitos metabólicos, las células cancerosas dependen de la biosíntesis de nucleótidos de novo para alcanzar los niveles de AMP y GMP necesarios. [18] Ser capaz de bloquear cualquiera de los pasos de la vía de las purinas de novo presentaría una reducción significativa en el crecimiento tumoral. Se han realizado estudios tanto sobre el sustrato de unión [19] como sobre el sitio de unión del folato [20] para encontrar inhibidores.
Síndrome de Down
Se sospecha que GARTfase está relacionado con el síndrome de Down. El gen que codifica la proteína trifuncional GARS-AIRS-GART humana se encuentra en el cromosoma 21q22.1, en la región crítica del síndrome de Down. La proteína se sobreexpresa en el cerebelo durante el desarrollo posnatal de las personas con síndrome de Down. Por lo general, esta proteína es indetectable en el cerebelo poco después del nacimiento, pero se encuentra en niveles altos en el desarrollo prenatal. [6] [21]
Ver también
- Proteína biosintética de purina trifuncional adenosina-3
Referencias
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enlaces externos
- Fosforribosilglicinamida + formiltransferasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .