Las oligopeptidasas de thimet ( EC 3.4.24.15 ), también conocidas como TOP , son un tipo de metalopeptidasas M3 . [1] Estas enzimas se pueden encontrar en animales y plantas, mostrando funciones distintivas. En animales y humanos, están involucrados en la degradación de péptidos , como bradicinina , neurotensina , angiotensina I y péptido Aβ, ayudando a regular procesos fisiológicos. [2] En las plantas, su función está relacionada con la degradación de los péptidos dirigidos y la respuesta inmune a los patógenos a través de la señalización de estrés dependiente del ácido salicílico (SA). EnArabidopsis thaliana —reconocida como planta modelo para estudios científicos [3] - se han identificado dos oligopeptidasas de thimet, conocidas como TOP1 y TOP2, como objetivos para la unión del ácido salicílico en la planta. [4] [5] Estas enzimas TOP son componentes clave para comprender la señalización mediada por SA donde existen interacciones con diferentes componentes y la mayoría de las vías son desconocidas.
Thimet oligopeptidasa humana | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 3.4.24.15 | |||||||
No CAS. | 110639-28-6 | |||||||
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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Origen y nombre
Thimet (de "metalo sensible a tiol") oligopeptidasas (restricción de tamaño de péptido) [6] se han estudiado ampliamente en el Reino Animalia. La primera enzima TOP se encontró y se purificó a partir de homogeneizados de cerebro de rata en 1983. [7] Hoy en día, se sabe que las enzimas TOP se distribuyen principalmente en la pituitaria, el cerebro y los testículos de humanos y ratas. [8] En las plantas, específicamente en A. thaliana, las enzimas se descubrieron más recientemente como parte del proteasoma 20S y las proteínas de unión a SA. [4] [9] [5]
Se han utilizado diferentes nombres para identificar este grupo de enzimas, como metaloproteinasa soluble, Pz-peptidasa, peptidasa similar a colagenasa, thimet peptidasa y endopeptidasa 24.15. [6] [10] En 1992, la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (IUBMB) propuso el nombre "thimet oligopeptidasas" , conservando este nombre. [6]
Familia
Las oligopeptidasas de thimet son metalopeptidasas que pertenecen al clan MA, subclan MA (E), familia M3 y subfamilia M3A. [11] La familia M3 está compuesta por otros ocho miembros, como la neurolisina ( EC 3.4.24.16), sacarolisina ( EC : 3.4.24.37), oligopeptidasa MepB, oligopepetidasa A, oligopeptidasa F, oligopeptidasa PepB, entre otras. Estas enzimas realizan funciones importantes tanto en organismos procarióticos como eucarióticos . [11]
Arabidopsis thimet oligopeptidasas
Hay tres tipos de TOP que se encuentran en Arabidopsis thaliana . TOP1 (también conocida como OOP, oligopeptidasa organelar, TOPorg y metaloendopeptidasa 1 de thimet) se encuentra en las mitocondrias y los cloroplastos y tiene el gen AT5G65620. TOP2 (también conocido como thimet metaloendopeptidasa 2) se encuentra en el citosol y tiene el gen AT5G10540. Los genes distintivos de estas dos enzimas también se mantienen en la mosca de la fruta, el mosquito y el arroz. Finalmente, TOPL (también conocido como TOP-like) se encuentra en el citosol y tiene el gen AT1G67690. [12] [13] [9] [4]
Estos TOP son similares a los que se encuentran en los tejidos de los mamíferos. TOP1 y TOP2 son más similares a TOP de ratón con un 28% de similitud en la secuencia de aminoácidos, mientras que TOPL es más similar a la neurolisina de ratón con un 34% de similitud en la secuencia de aminoácidos. [9] [5]
Caracteristicas bioquimicas
Las oligopeptidasas de thimet son peptidasas M3 que poseen la secuencia conservada His-Glu-XX-His en la secuencia de aminoácidos [1] (como se cita en Wang, 2014). [14] Las enzimas necesitan la presencia de tiol y zinc para poder realizar sus funciones. [4] De las tres thimet oligopeptidasas reconocidas en A. thaliana, solo TOP1 y TOP2 son las enzimas TOP involucradas en la respuesta del sistema inmunológico SA. Son capaces de realizar su función en un amplio rango de pH de 6,5 a 8,5. [15] Las enzimas TOP tienen la capacidad de unirse y formar un dímero . Pueden existir como monómeros y dímeros. [15]
TOP1 y TOP2 se consideran homólogos con una similitud del 93% en la secuencia de proteínas. Sus estructuras tienen dos dominios . Sin embargo, estos dominios están más cerca en TOP1 que en TOP2 debido a diferencias en la posición de las hélices α6, α9 y α20 en el dominio I. Por eso, TOP1 tiene una forma cerrada y TOP2 una forma abierta. A diferencia de TOP1, TOP2 no contiene una región rica en serina N-terminal en su secuencia. Según la localización dentro de la célula, TOP1 se considera una oligopeptidasa organelar con localización dual, mientras que TOP2 se denomina oligopeptidasa citosólica. [5] [16]
Funciones e interacciones en plantas.
Degradación de péptidos
TOP1 juega un papel en la ruta de degradación de péptidos innecesarios durante la importación de proteínas a mitocondrias y cloroplastos. Esta función se puede explicar debido a cambios en la conformación cerrada de la estructura TOP1. La forma esferoidal, generada por los dominios I y II, representa la cavidad catalítica con un volumen de ~ 3000 Å 3 . Durante la degradación del péptido, la unión del sustrato puede ocurrir solo si hay una separación de los dos dominios que permite el acceso y la unión de los péptidos de dirección libres a la cavidad ( sitio activo ). El complejo de sustrato enzimático se mantiene mediante varias interacciones no covalentes : interacciones hidrófobas y polares. El proceso está limitado por el tamaño del péptido. Por tanto, la enzima solo puede degradar péptidos con aproximadamente el mismo volumen (~ 3000 Å 3 ). Los péptidos que pueden escindirse tienen entre 8 y 23 residuos de aminoácidos . [dieciséis]
Además, se ha sugerido que TOP1 tiene lugar en la degradación de otros tipos de péptidos. La enzima es importante para la eliminación de proteínas desdobladas o dañadas dentro de los orgánulos, mitocondrias y cloroplastos. Durante el proceso de escisión de las proteínas, la enzima puede descomponer fragmentos de péptidos sin ningún requisito de secuencia estricto, pero solo limitado por el tamaño del péptido. [dieciséis]
TOP2 es parte de la actividad proteolítica que tiene lugar en el citosol. En A. thaliana, la enzima tiene un papel en la respuesta al estrés oxidativo y la degradación de proteínas oxidadas al descomponer péptidos entre 5 y 17 residuos de aminoácidos. [9]
Señalización de estrés y respuesta de inmunidad.
El ácido salicílico (SA), reconocido como compuesto fenólico , está involucrado en diferentes procesos biológicos dentro de las plantas. Este compuesto, junto con otras hormonas, contribuye a la regulación del crecimiento y desarrollo. Además, mantienen la respuesta inmune de las plantas. [17] Para contrarrestar los ataques de patógenos y las condiciones de estrés, la señalización SA activa la inmunidad activada por patógenos (PTI), [18] la inmunidad activada por efectores (ETI), [18] y la muerte celular programada (PCD). TOP1 y TOP2 han demostrado una capacidad para interactuar con el ácido salicílico y mediar la actividad de SA en el sistema. [15] Los experimentos in vitro han demostrado que cuando estas enzimas no están presentes o son defectuosas, la vulnerabilidad a la infección por patógenos es mayor. [4] [5]
La actividad proteolítica de TOP se ve afectada por su relación monómero / dímero. El ambiente oxidativo aumenta la forma de dímero y da como resultado la inhibición de la actividad proteolítica mientras que los ambientes reducen, estimulan la acumulación de monómeros y luego favorecen la actividad de las enzimas TOP. En condiciones de estrés, aumenta la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), provocando daños en la fotosíntesis y el PCD. [5] Las enzimas TOP median la respuesta a esta condición desfavorable. TOP1 regula la importación de enzimas antioxidantes al cloroplasto. Estas enzimas antioxidantes reducen los niveles de ROS dentro del orgánulo. También se ha sugerido que TOP1 permite la importación de enzimas que catalizan la síntesis de SA. Por otro lado, TOP2 controla la cantidad de péptidos de señalización, importantes para la PCD, en el citosol. [15] El daño oxidativo, como el estrés por cadmio ( Cd 2+ ), produce proteínas oxidadas que deben eliminarse para evitar un daño mayor en la célula. TOP2 ayuda con la degradación de estas proteínas dañadas. La enzima degrada los péptidos dirigiéndose a los residuos de aminoácidos que están expuestos durante el estrés. [9]
Interacción entre ácido salicílico exógeno y thimet oligopeptidasas
En las plantas, la activación de SA endógena puede llevarse a cabo mediante SA exógena. Bajos niveles de SA exógenos, considerados menores de 10 μM, ayudan a reducir el daño causado por el estrés abiótico y aumentan la actividad fotosintética. Por el contrario, los niveles altos de SA exógenos reducen la actividad fotosintética y dan como resultado la muerte celular. Esta gran cantidad de SA exógena interactúa con las enzimas TOP y da como resultado una reducción de su actividad enzimática. La actividad de TOP1 y TOP2 se reduce aproximadamente en un 60% en presencia de SA exógena 5 mN. Este compuesto fenólico inhibe las enzimas TOP mediante un mecanismo no competitivo en el que SA se une en un sitio diferente al sitio activo. El tipo de reacción se caracteriza por tener una disminución de la velocidad máxima (V max ), mientras que la constante de Michaelis (K m ) se mantiene sin cambios. [4] [5]
Referencias
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|journal=
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enlaces externos
- Thimet + oligopeptidasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .