Transglutaminasa

Transglutaminasa
Ejemplo de transglutaminasa: factor de coagulación XIII de sangre humana. Código PDB: 1EVU.
Identificadores
CE no.	2.3.2.13
No CAS.	80146-85-6
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
Buscar PMC artículos PubMed artículos NCBI proteinas

Las transglutaminasas son enzimas que, en la naturaleza, catalizan principalmente la formación de un enlace isopéptido entre los grupos γ- carboxamida (- (C = O) NH ₂  ) de las cadenas laterales del residuo glutamina y los grupos ε- amino (-NH ₂ ) de las cadenas laterales del residuo lisina. con posterior liberación de amoniaco (NH ₃  ). Los residuos de lisina y glutamina deben unirse a un péptido o una proteína para que esta reticulación(entre moléculas separadas) o intramolecular (dentro de la misma molécula) puede ocurrir una reacción. ^{[1] Los} enlaces formados por transglutaminasa exhiben una alta resistencia a la degradación proteolítica ( proteólisis ). ^[2] La reacción es ^[1]

Gln- (C = O) NH ₂ + NH ₂ -Lys → Gln- (C = O) NH-Lys + NH ₃

Las transglutaminasas también pueden unir una amina primaria (RNH ₂  ) al grupo carboxiamida de cadena lateral de un residuo de glutamina unido a proteína / péptido, formando así un enlace isopéptido ^[1]

Gln- (C = O) NH ₂ + RNH ₂ → Gln- (C = O) NHR + NH ₃

Estas enzimas también pueden desamidar residuos de glutamina a residuos de ácido glutámico en presencia de agua ^[1]

Gln- (C = O) NH ₂ + H ₂ O → Gln-COOH + NH ₃

La transglutaminasa aislada de Streptomyces mobaraensis , la bacteria, por ejemplo, es una enzima independiente del calcio . Las transglutaminasas de mamíferos, entre otras transglutaminasas, requieren iones Ca ²⁺ como cofactor . ^[1]

Las transglutaminasas se describieron por primera vez en 1959. ^[3] La actividad bioquímica exacta de las transglutaminasas se descubrió en la proteína de coagulación sanguínea factor XIII en 1968. ^[4]

Ejemplos

La reacción superior muestra cómo una transaminasa se combina con un residuo de glutamina , liberando amoníaco , y luego la combinación reacciona con el grupo amina de un residuo de lisina de otra proteína, liberando la enzima nuevamente.

Se han caracterizado nueve transglutaminasas en humanos, ^[5] ocho de las cuales catalizan reacciones de transamidación . Estas TGasas tienen una organización de tres o cuatro dominios, con dominios similares a las inmunoglobulinas que rodean el dominio catalítico central. El dominio central pertenece a la superfamilia Papaína (clan CA) y utiliza una tríada catalítica Cys-His-Asp . ^[2] La proteína 4.2 , también denominada banda 4.2, es un miembro catalíticamente inactivo de la familia de las transglutaminasas humanas que tiene una sustitución de Cys por Ala en la tríada catalítica. ^[6]

Nombre	Gene	Actividad	Cromosoma	OMIM
Factor XIII (factor estabilizador de fibrina) cadena A	F13A1	coagulación	6p25-p24	134570
Transglutaminasa de queratinocitos	TGM1	piel	14q11.2	190195
Transglutaminasa tisular	TGM2	ubicuo	20q11.2-q12	190196
Transglutaminasa epidérmica	TGM3	piel	20q12	600238
Transglutaminasa de próstata	TGM4	próstata	3p22-p21.33	600585
TGM X	TGM5 [7]	piel	15q15.2	603805
TGM Y	TGM6	nervios, SNC	20q11-15	613900
TGM Z	TGM7	testículo, pulmón	15q15.2	606776
Proteína 4.2	EPB42	eritrocitos, médula ósea, bazo	15q15.2	177070

Las transglutaminasas bacterianas son proteínas de dominio único con un núcleo plegado de manera similar. La transglutaminasa que se encuentra en algunas bacterias se ejecuta en una diada Cys-Asp. ^[8]

Transglutaminasa, N-terminal, Ig E-set-like Identificadores Símbolo Transglut_N Pfam PF00868 InterPro IPR001102 CATH 1ex0A01 SCOP2 d1ex0a1 / SCOPe / SUPFAM Estructuras proteicas disponibles: Pfam   estructuras / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum resumen de estructura

Tipo transglutaminasa, núcleo Identificadores Símbolo Transglut_core Pfam PF01841 InterPro IPR002931 INTELIGENTE SM00460 PROSITE PS00547 CATH 1ex0A02 SCOP2 d1ex0a4 / SCOPe / SUPFAM Estructuras proteicas disponibles: Pfam   estructuras / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum resumen de estructura

Transglutaminasa, C-terminal, similar a Ig Identificadores Símbolo Transglut_C Pfam PF00927 InterPro IPR008958 CATH 1ex0A03 SCOP2 d1ex0a2 / SCOPe / SUPFAM Estructuras proteicas disponibles: Pfam   estructuras / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum resumen de estructura

Transglutaminasa, bacteriana Identificadores Símbolo Transglut_prok Pfam PF09017 InterPro IPR015107 CATH 3iu0 SCOP2 1iu4 / SCOPe / SUPFAM Estructuras proteicas disponibles: Pfam   estructuras / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum resumen de estructura

Papel biológico

Las transglutaminasas forman polímeros proteicos ampliamente reticulados, generalmente insolubles. Estos polímeros biológicos son indispensables para que un organismo cree barreras y estructuras estables. Algunos ejemplos son los coágulos de sangre ( factor de coagulación XIII ), así como la piel y el cabello . La reacción catalítica generalmente se considera irreversible y debe ser monitoreada de cerca a través de amplios mecanismos de control. ^[2]

Papel en la enfermedad

La deficiencia de factor XIII (una enfermedad genética rara) predispone a la hemorragia ; Se puede utilizar enzima concentrada para corregir la anomalía y reducir el riesgo de hemorragia. ^[2]

Los anticuerpos anti-transglutaminasa se encuentran en la enfermedad celíaca y pueden desempeñar un papel en el daño del intestino delgado en respuesta a la gliadina dietética que caracteriza esta afección. ^[2] En la afección relacionada con la dermatitis herpetiforme , en la que a menudo se encuentran cambios en el intestino delgado y que responde a la exclusión dietética de productos de trigo que contienen gliadina, la transglutaminasa epidérmica es el autoantígeno predominante. ^[9]

La investigación reciente indica que los enfermos de enfermedades neurológicas como Huntington 's ^[10] y el Parkinson ^[11] pueden tener niveles inusualmente altos de un tipo de transglutaminasa, transglutaminasa tisular . Se plantea la hipótesis de que la transglutaminasa tisular puede estar involucrada en la formación de los agregados de proteínas que causan la enfermedad de Huntington, aunque lo más probable es que no sea necesario. ^{[2] [12]}

Las mutaciones en la transglutaminasa de queratinocitos están implicadas en la ictiosis laminar .

Estudios estructurales

A finales de 2007, se han resuelto 19 estructuras para esta clase de enzimas, con códigos de acceso PDB 1EVU , 1EX0 , 1F13 , 1FIE , 1G0D , 1GGT , 1GGU , 1GGY , 1IU4 , 1KV3 , 1L9M , 1L9N , 1NUD , 1NUF , 1NUG , 1QRK , 1RLE , 1SGX y 1VJJ .

Aplicaciones industriales y culinarias

Tres licitaciones de bistró se unen con transglutaminasa "pegamento para carne". Se asentarán durante la noche antes de desenvolverlos, cortarlos en porciones, cocinarlos y servirlos.

Terrina de pollo tratada con transglutaminasa .

En el procesamiento comercial de alimentos, la transglutaminasa se usa para unir proteínas . Ejemplos de alimentos elaborados con transglutaminasa incluyen imitación de carne de cangrejo y bolas de pescado . Se produce mediante la fermentación de Streptoverticillium mobaraense en cantidades comerciales ( P81453 ) o se extrae de sangre animal, ^[13] y se utiliza en una variedad de procesos, incluida la producción de productos cárnicos y pesqueros procesados .

La transglutaminasa se puede utilizar como aglutinante para mejorar la textura de alimentos ricos en proteínas como el surimi o el jamón . ^[14]

La trombina : el " pegamento de carne " de fibrinógeno de origen bovino y porcino se prohibió en toda la Unión Europea como aditivo alimentario en 2010. ^{[15] La} transglutaminasa sigue estando permitida y no es necesario declararla, ya que se considera un coadyuvante tecnológico y no un aditivo. que permanece presente en el producto final.

Gastronomía molecular

La transglutaminasa también se usa en gastronomía molecular para fusionar nuevas texturas con sabores existentes. Además de estos usos principales, la transglutaminasa se ha utilizado para crear algunos alimentos inusuales. Al chef británico Heston Blumenthal se le atribuye la introducción de la transglutaminasa en la cocina moderna.

Wylie Dufresne , chef del restaurante de vanguardia wd ~ 50 de Nueva York, conoció la transglutaminasa gracias a Blumenthal e inventó una " pasta " hecha con más del 95% de camarones gracias a la transglutaminasa. ^[dieciséis]

Sinónimos

• proteína-glutamina gamma-glutamiltransferasa (sistemática)
• fibrinoligasa
• glutaminilpéptido gamma-glutamiltransferasa
• proteína-glutamina: amina gamma-glutamiltransferasa
• R-glutaminil-péptido: amina gamma-glutamil transferasa

Ver también

• Pescado deshuesado
• Surimi
• Bromelina
• Papaína
• Ficain

Referencias

1. DeJong GA, Koppelman SJ (2002). "Reacciones catalizadas por transglutaminasa: impacto en las aplicaciones alimentarias". Revista de ciencia de los alimentos . 67 (8): 2798–2806. doi : 10.1111 / j.1365-2621.2002.tb08819.x .
2. Griffin M, Casadio R, Bergamini CM (diciembre de 2002). "Transglutaminasas: colas biológicas de la naturaleza" . La revista bioquímica . 368 (Parte 2): 377–96. doi : 10.1042 / BJ20021234 . PMC 1223021 . PMID 12366374 .  
3. Clarke DD, Mycek MJ, Neidle A, Waelsch H (1959). "La incorporación de aminas en proteínas". Arch Biochem Biophys . 79 : 338–354. doi : 10.1016 / 0003-9861 (59) 90413-8 .
4. Pisano JJ, Finlayson JS, Peyton MP (mayo de 1968). "[Reticulación en fibrina polimerizada por factor 13: epsilon- (gamma-glutamil) lisina]". Ciencia . 160 (3830): 892–3. Código Bibliográfico : 1968Sci ... 160..892P . doi : 10.1126 / science.160.3830.892 . PMID 4967475 . S2CID 95459438 .  
5. Grenard P, Bates MK, Aeschlimann D (agosto de 2001). "Evolución de genes de transglutaminasa: identificación de un grupo de genes de transglutaminasa en el cromosoma humano 15q15. Estructura del gen que codifica la transglutaminasa X y un nuevo miembro de la familia de genes, transglutaminasa Z" . La Revista de Química Biológica . 276 (35): 33066–78. doi : 10.1074 / jbc.M102553200 . PMID 11390390 . 
6. Eckert RL, Kaartinen MT, Nurminskaya M, Belkin AM, Colak G, Johnson GV, Mehta K (abril de 2014). "Regulación transglutaminasa de la función celular" . Revisiones fisiológicas . 94 (2): 383–417. doi : 10.1152 / physrev.00019.2013 . PMC 4044299 . PMID 24692352 .  
7. Aeschlimann D, Koeller MK, Allen-Hoffmann BL, Mosher DF (febrero de 1998). "Aislamiento de un ADNc que codifica un miembro novedoso de la familia de genes de transglutaminasa de queratinocitos humanos. Detección e identificación de productos del gen de transglutaminasa basados ​​en la reacción en cadena de la polimerasa de transcripción inversa con cebadores degenerados" . La Revista de Química Biológica . 273 (6): 3452–60. doi : 10.1074 / jbc.273.6.3452 . PMID 9452468 . 
8. Kashiwagi T, Yokoyama K, Ishikawa K, Ono K, Ejima D, Matsui H, Suzuki E (noviembre de 2002). "Estructura cristalina de transglutaminasa microbiana de Streptoverticillium mobaraense" . La Revista de Química Biológica . 277 (46): 44252–60. doi : 10.1074 / jbc.M203933200 . PMID 12221081 . 
9. Sárdy M, Kárpáti S, Merkl B, Paulsson M, Smyth N (marzo de 2002). "La transglutaminasa epidérmica (TGasa 3) es el autoantígeno de la dermatitis herpetiforme" . La Revista de Medicina Experimental . 195 (6): 747–57. doi : 10.1084 / jem.20011299 . PMC 2193738 . PMID 11901200 .  
10. Karpuj MV, Becher MW, Steinman L (enero de 2002). "Evidencia de un papel de la transglutaminasa en la enfermedad de Huntington y las posibles implicaciones terapéuticas". Neurochemistry International . 40 (1): 31–6. doi : 10.1016 / S0197-0186 (01) 00060-2 . PMID 11738470 . S2CID 40198925 .  
11. Vermes I, Steur EN, Jirikowski GF, Haanen C (octubre de 2004). "Concentración elevada de transglutaminasa de tejido de líquido cefalorraquídeo en la enfermedad de Parkinson que indica apoptosis". Trastornos del movimiento . 19 (10): 1252–4. doi : 10.1002 / mds.20197 . PMID 15368613 . S2CID 102503 .  
12. Lesort M, Chun W, Tucholski J, Johnson GV (enero de 2002). "¿La transglutaminasa tisular juega un papel en la enfermedad de Huntington?". Neurochemistry International . 40 (1): 37–52. doi : 10.1016 / S0197-0186 (01) 00059-6 . PMID 11738471 . S2CID 7983848 .  
13. Köhler W (22 de agosto de 2008). "Gelijmde slavink" (en holandés). NRC Handelsblad . Archivado desde el original el 20 de febrero de 2009 . Consultado el 5 de marzo de 2009 .
14. Yokoyama K, Nio N, Kikuchi Y (mayo de 2004). "Propiedades y aplicaciones de la transglutaminasa microbiana". Microbiología y Biotecnología Aplicadas . 64 (4): 447–54. doi : 10.1007 / s00253-003-1539-5 . PMID 14740191 . S2CID 19068193 .  
15. "UE prohíbe 'pegamento de carne' - noticias de seguridad alimentaria" . foodsafetynews.com . 24 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 5 de abril de 2018 . Consultado el 6 de mayo de 2018 .
16. Jon B (11 de febrero de 2005). "Fideos, reinventado" . NBC News . Consultado el 2 de abril de 2008 .

Lectura adicional

• Fesus L, Hitomi K, Kojima S (2015). Transglutaminasas: múltiples modificadores funcionales y objetivos para el descubrimiento de nuevos fármacos . Springer Japón. ISBN 978-4-431-55823-1.
• Nuijens T, Schmidt M (2019). Métodos de ligadura mediados por enzimas . Humana, Nueva York, NY. ISBN 978-1-4939-9545-5.
• Kuddus M (2018). Enzimas en tecnología alimentaria: mejoras e innovaciones . Springer, Singapur. ISBN 978-981-13-1932-7.
• Kelleher JB (11 de mayo de 2012). "La industria defiende los ingredientes que los críticos se burlan de ellos como" pegamento para carne " " . Chicago Tribune . Consultado el 20 de julio de 2012 .
• Patente de Estados Unidos 5.156.956  - Una transglutaminasa que cataliza una reacción de transferencia de acilo de un grupo Γ-carboxiamida de un residuo de glutamina en una cadena de péptido o proteína en ausencia de Ca ²⁺

• Portal de biología