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Translocase es un término general para una proteína que ayuda a mover otra molécula , generalmente a través de la membrana celular.Estas enzimas catalizan el movimiento de iones o moléculas a través de las membranas o su separación dentro de las membranas. La reacción se designa como una transferencia del "lado 1" al "lado 2" porque las designaciones "dentro" y "fuera", que se habían utilizado anteriormente, pueden ser ambiguas. [1] translocases son los más comunes sistema de secreción en Gram positivas bacterias .

También es un término histórico para la proteína que ahora se llama factor de elongación G , debido a su función de mover el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN mensajero (ARNm) a través del ribosoma .

Historia [ editar ]

La lista de clasificación y nomenclatura de enzimas fue aprobada por primera vez por la Unión Internacional de Bioquímica en 1961. Se habían reconocido seis clases de enzimas según el tipo de reacción química catalizada, incluidas las oxidorreductasas (EC 1), transferasas (EC 2), hidrolasas (EC 3). ), liasas (EC 4), isomerasas (EC 5) y ligasas (EC 6). Sin embargo, se hizo evidente que ninguno de ellos podía describir el importante grupo de enzimas que catalizan el movimiento de iones o moléculas a través de las membranas o su separación dentro de las membranas. Varios de estos implican la hidrólisis de ATP y se habían clasificado previamente como ATPasas.(EC 3.6.3.-), aunque la reacción hidrolítica no es su función principal. En agosto de 2018, la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular clasificó estas enzimas en una nueva clase de enzimas (EC) de translocasas (EC 7). [2]

Mecanismo de catálisis [ editar ]

La reacción que catalizan la mayoría de las translocasas es:

  • AX + B lado 1 || = A + X + || Lado B 2 [3]

Un claro ejemplo de una enzima que sigue este esquema es la ATPasa de dos sectores que transporta H +:

  • ATP + H 2 O + 4 H + lado 1 = ADP + fosfato + 4 H + lado 2
    A) ATP-ADP translocasa: proteína responsable del intercambio 1: 1 de ATP intramitocondrial por ADP producido en el citoplasma. B) Translocasa de fosfato: el transporte de H2PO4- junto con un protón son producidos por symport H2PO4- / H +
    Esta ATPasa lleva a cabo la desfosforilación de ATP en ADP mientras transporta H + al otro lado de la membrana. [4]

Sin embargo, otras enzimas que también entran en esta categoría no siguen el mismo esquema de reacción. Este es el caso de la ascorbato ferrireductasa :

  • Ascorbato lado 1 + Fe (III) lado 2 = monodehidroascorbato lado 1 + Fe (II) lado 2

En el que la enzima solo transporta un electrón en la catalización de una reacción de oxidorreductasa entre una molécula y un catión inorgánico ubicado en diferentes lados de la membrana. [5]

Función [ editar ]

La función básica, como ya se mencionó (ver: Translocase § Definición ), es "catalizar el movimiento de iones o moléculas a través de las membranas o su separación dentro de las membranas". Esta forma de transporte de membrana se clasifica como transporte de membrana activo , un proceso que requiere energía para bombear moléculas e iones a través de las membranas contra un gradiente de concentración. [6]

La importancia biológica de las translocases se basa principalmente en su función crítica, en la forma en que proporcionan movimiento a través de la membrana celular en muchos procesos celulares que son sustanciales, tales como:

Fosforilación oxidativa
ADP / ATP translocase (ANT) importa adenosina difosfato ADP del citosol y exporta ATP de la matriz mitocondrial , que son pasos clave de transporte para la fosforilación oxidativa en organismos eucariotas. El ADP del citosol se transporta de regreso a la mitocondria para la síntesis de ATP y el ATP sintetizado, producido a partir de la fosforilación oxidativa, se exporta fuera de la mitocondria para su uso en el citosol, proporcionando a las células su principal moneda de energía. [7]
TOM: Translocase de la membrana externa . Subunidad del receptor de importación mitocondrial TOM20.
Importación de proteínas a las mitocondrias
Se requieren cientos de proteínas codificadas por el núcleo para el metabolismo, el crecimiento, la división y la partición mitocondrial de las células hijas, y todas estas proteínas deben importarse al orgánulo. [8] Translocase de la membrana externa (TOM) y translocase de la membrana interna (TIM) median la importación de proteínas en la mitocondria. La translocasa de la membrana externa (TOM) clasifica las proteínas a través de varios mecanismos, ya sea directamente en la membrana externa, el espacio intermembrana o la translocasa de la membrana interna (TIM). Entonces, generalmente, la maquinaria TIM23 media la translocación de proteínas en la matriz y la maquinaria TIM22 media la inserción en la membrana interna. [9]
Los ácidos grasos se importan a las mitocondrias (Carnitine Shuttle System)
La translocasa de carnitina-acilcarnitina (CACT) cataliza el transporte unidireccional de carnitina y el intercambio de carnitina / acilcarnitina en la membrana mitocondrial interna, lo que permite la importación de ácidos grasos de cadena larga a las mitocondrias donde se oxidan por la vía de la β-oxidación . [10] La membrana mitocondrial es impermeable a los ácidos grasos de cadena larga, de ahí la necesidad de esta translocación. [11]

Clasificación [ editar ]

Las subclases de enzimas designan los tipos de componentes que se transfieren y las subclases indican los procesos de reacción que proporcionan la fuerza impulsora para la translocación. [12]

EC 7.1 Catalizar la translocación de hidrones [ editar ]

Estructura de una ATP sintasa (EC 7.1.2.2)

Esta subclase contiene translocaciones que catalizan la translocación de hidrones . [13] Según la reacción a la que están vinculados, EC 7.1 puede clasificarse además en:

  • EC 7.1.1 Translocación de hidrones o separación de carga ligada a reacciones de oxidorreductasa
  • EC 7.1.2 Translocación de hidrones ligada a la hidrólisis de un nucleósido trifosfato
  • EC 7.1.3 Translocación de hidrones vinculada a la hidrólisis de difosfato

Una translocasa importante contenida en este grupo es la ATP sintasa , también conocida como EC 7.1.2.2.

Estructura de la ATPasa Na + / K + (EC 7.2.2.13).

EC 7.2 catalizando la translocación de cationes inorgánicos y sus quelatos [ editar ]

Esta subclase contiene translocases que transfieren cationes inorgánicos (cationes metálicos). [14] Según la reacción a la que están vinculados, EC 7.2 se puede clasificar en:

  • EC 7.2.1 Translocación de cationes inorgánicos vinculados a reacciones de oxidorreductasa
  • EC 7.2.2 Translocación de cationes inorgánicos ligados a la hidrólisis de un nucleósido trifosfato
  • EC 7.2.4 Translocación de cationes inorgánicos ligados a la descarboxilación

Una translocasa importante contenida en este grupo es la bomba de Na + / K + , también conocida como EC 7.2.2.13.

EC 7.3 Catalizando la translocación de aniones inorgánicos [ editar ]

Esta subclase contiene translocases que transfieren aniones de cationes inorgánicos. Las subclases se basan en los procesos de reacción que proporcionan la fuerza impulsora para la translocación. En la actualidad sólo está representada una subclase: EC 7.3.2 Translocación de aniones inorgánicos ligados a la hidrólisis de un nucleósido trifosfato. [15]

7.3.2.1 Transportador de fosfato tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: eucariotas, bacterias. Enzima bacteriana que interactúa con una proteína de unión a sustrato extracitoplasmático y media en la captación de alta afinidad de aniones fosfato. A diferencia de las ATPasas de tipo P , no sufre fosforilación durante el proceso de transporte. [dieciséis]
  • ATP + H 2 O + fosfato [fosfato - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + fosfato [lado 2] + [fosfato - proteína de unión] [lado 1]
7.3.2.2 Transportador de fosfonato de tipo ABC
La enzima, que se encuentra en las bacterias, interactúa con una proteína de unión a sustrato extracitoplasmático y media en la importación de aniones fosfonato y organofosforado. [17]
  • ATP + H 2 O + fosfonato [proteína de unión a fosfonato] [lado 1] = ADP + fosfato + fosfonato [lado 2] + [proteína de unión a fosfonato] [lado 1]
7.3.2.3 Transportador de sulfato tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: eucariotas, bacterias. La enzima de Escherichia coli puede interactuar con cualquiera de las dos proteínas de unión periplásmicas y media en la absorción de alta afinidad de sulfato y tiosulfato. También puede estar involucrado en la absorción de selenito, selenato y posiblemente molibdato . No sufre fosforilación durante el transporte. [18]
  • ATP + H 2 O + sulfato [sulfato - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + sulfato [lado 2] + [sulfato - proteína de unión] [lado 1]
7.3.2.4 Transportador de nitratos tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: eucariotas, bacterias. La enzima, que se encuentra en las bacterias, interactúa con una proteína de unión al sustrato extracitoplasmático y media en la importación de nitrato, nitrito y cianato. [19]
  • ATP + H 2 O + nitrato [nitrato - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + nitrato [lado 2] + [nitrato - proteína de unión] [lado 1]
7.3.2.5 Transportador de molibdato tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: Archaea, Eukaryota, Bacteria. La enzima, que se encuentra en las bacterias, interactúa con una proteína de unión al sustrato extracitoplasmático y media la importación de alta afinidad de molibdato y tungstato . No sufre fosforilación durante el proceso de transporte. [20]
  • ATP + H 2 O + molibdato [molibdato - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + molibdato [lado 2] + [molibdato - proteína de unión] [lado 1]
7.3.2.6 Transportador de tungstato tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: Archaea, Bacteria. La enzima, que se caracteriza de la archaeon Pyrococcus furiosus , la Gram-positivas bacteria Eubacterium acidaminophilum y el Gram-negativas bacteria Campylobacter jejuni , interactúa con un sustrato extracytoplasmic proteínas y media la unión de la importación de tungstato en la célula para la incorporación en las enzimas de tungsteno-dependiente. [21]
  • ATP + H 2 O + tungstato [tungstato - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + tungstato [lado 2] + [tungstato - proteína de unión] [lado 1]

EC 7.4 Catalizar la translocación de aminoácidos y péptidos [ editar ]

Las subclases se basan en los procesos de reacción que proporcionan la fuerza impulsora para la translocación. En la actualidad solo existe una subclase: EC 7.4.2 Translocación de aminoácidos y péptidos ligados a la hidrólisis de un nucleósido trifosfato. [22]

7.4.2.1 Transportador de aminoácidos polares tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: eucariotas, bacterias. La enzima, que se encuentra en las bacterias, interactúa con una proteína de unión al sustrato extracitoplasmático y media en la importación de aminoácidos polares. Esta entrada comprende enzimas bacterianas que importan histidina , arginina , lisina , glutamina , glutamato , aspartato , ornitina , octopina y nopalina . [23]
  • ATP + H 2 O + aminoácido polar [proteína de unión a aminoácidos polares] [lado 1] = ADP + fosfato + aminoácido polar [lado 2] + [proteína de unión a aminoácidos polares] [lado1]
7.4.2.2 Transportador de aminoácidos apolares de tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: eucariotas, bacterias. La enzima, que se encuentra en las bacterias, interactúa con una proteína de unión al sustrato extracitoplasmático. Esta entrada comprende las enzimas que importan leucina , isoleucie y valina . [24]
  • ATP + H 2 O + aminoácido no polar [aminoácido no polar - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + aminoácido no polar [lado 2] + [aminoácido no polar - proteína de unión] [lado 1]
7.4.2.3 ATPasa transportadora de proteínas mitocondriales de tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: eucariotas, bacterias. Una ATPasa no fosforilada, no ABC (casete de unión a ATP) involucrada en el transporte de proteínas o preproteínas a las mitocondrias utilizando el complejo de proteínas TIM ( Translocase of the Inner Membrane ). TIM es la maquinaria de transporte de proteínas de la membrana interna mitocondrial que contiene tres proteínas TIM esenciales: se cree que Tim17 y Tim23 construyen un canal de translocación de preproteínas, mientras que Tim44 interactúa transitoriamente con la proteína de choque térmico de la matriz Hsp70 para formar un motor de importación impulsado por ATP. [25]
  • ATP + H 2 O + proteína mitocondrial [lado 1] = ADP + fosfato + proteína mitocondrial [lado 2]
7.4.2.4 ATPasa transportadora de proteínas de cloroplasto de tipo ABC
La enzima aparece en virus y organismos celulares. Involucrado en el transporte de proteínas o preproteínas al estroma del cloroplasto (varias ATPasas pueden participar en este proceso). [26]
  • ATP + H 2 O + proteína de cloroplasto [lado 1] = ADP + fosfato + proteína de cloroplasto [lado 2]
7.4.2.5 Transportador de proteínas de tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: eucariotas, bacterias. Esta entrada representa una familia de enzimas bacterianas que se dedican a la secreción de una o varias proteínas estrechamente relacionadas que pertenecen a las familias de toxinas, proteasas y lipasas . Los ejemplos de bacterias Gram-negativas incluyen α-hemolisina, ciclolisina, colicina V y sideróforos, mientras que los ejemplos de bacterias Gram-positivas incluyen bacteriocina , subtilina , factor de competencia y pediocina. [27]
  • ATP + H 2 O + proteína [lado 1] = ADP + fosfato + proteína [lado 2]
7.4.2.6 Transportador de oligopéptidos de tipo ABC
Enzima bacteriana que interactúa con una proteína de unión a sustrato extracitoplasmático y media en la importación de oligopéptidos de diversa naturaleza. La proteína de unión determina la especificidad del sistema. No sufre fosforilación durante el proceso de transporte. [28]
  • ATP + H 2 O + oligopéptido [oligopéptido - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + oligopéptido [lado 2] + [oligopéptido - proteína de unión] [lado 1]
7.4.2.7 ABC - transportador de feromonas de factor alfa de tipo
La enzima aparece en virus y organismos celulares caracterizados por la presencia de dos dominios / proteínas de unión de ATP similares y dos dominios / proteínas de membrana integrales. No sufre fosforilación durante el proceso de transporte. Enzima de levadura que exporta la feromona sexual del factor α. [29]
  • ATP + H 2 O + factor alfa [lado 1] = ADP + fosfato + factor alfa [lado 2]
7.4.2.8 ATPasa secretora de proteínas de tipo ABC
El rango taxonómico esperado para esta enzima es: Archaea, Bacteria. ATPasa no fosforilada, no ABC (casete de unión a ATP) que participa en el transporte de proteínas. [30]
  • ATP + H 2 O + proteína celular [lado 1] = ADP + fosfato + proteína celular [lado 2]
7.4.2.9 Transportador de dipéptidos tipo ABC
La enzima aparece en virus y organismos celulares. Transportador de tipo casete de unión a ATP (ABC), caracterizado por la presencia de dos dominios / proteínas de unión a ATP similares y dos dominios / proteínas de membrana integrales. Enzima bacteriana que interactúa con una proteína de unión a sustrato extracitoplasmático y media la captación de dipéptidos y tripéptidos. [31]
  • ATP + H 2 O + dipéptido [dipéptido - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + [lado 2] + [dipéptido - proteína de unión] [lado 1]
7.4.2.10 Transportador de glutatión tipo ABC
Un transportador de tipo casete procariótico de unión a ATP (ABC), caracterizado por la presencia de dos dominios / proteínas de unión a ATP similares y dos dominios / proteínas de membrana integrales. La enzima de la bacteria Escherichia coli es un complejo heterotrimérico que interactúa con una proteína de unión a sustrato extracitoplasmático para mediar en la captación de glutatión . [32]
  • ATP + H 2 O glutatión [proteína de unión al glutatión] [lado 1] = ADP + fosfato + glutatión [lado 2] + [proteína de unión al glutatión] [lado 1]
7.4.2.11 Transportador de metionina tipo ABC
Enzima bacteriana que interactúa con una proteína de unión a sustrato extracitoplasmático y funciona para importar metionina . [33] [34]
  • (1) ATP + H 2 O + L-metionina [metionina - proteína de unión a] [lado 1] = ADP + fosfato + L-metionina [lado 2] + [metionina - proteína de unión a] [lado 1]
  • (2) ATP + H 2 O + D-metionina [metionina - proteína de unión a] [lado 1] = ADP + fosfato + D-metionina [lado 2] + [metionina - proteína de unión a] [lado 1]
7.4.2.12 Transportador de cistina tipo ABC
Enzima bacteriana que interactúa con una proteína de unión a sustrato extracitoplasmático y media en la importación de alta afinidad de trazas de cistina. La enzima de Escherichia coli K-12 puede importar tanto isómeros de cistina como una variedad de moléculas relacionadas que incluyen djenkolato, lantionina , diaminopimelato y homocistina . [35]
  • (1) ATP + H 2 O + L-cistina [cistina - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + L-cistina [lado 2] + [cistina - proteína de unión] [lado 1]
  • (2) ATP + H 2 O + D-cistina [cistina - proteína de unión] [lado 1] = ADP + fosfato + D-cistina [lado 2] + [cistina - proteína de unión] [lado 1]

EC 7.5 Catalización de la translocación de carbohidratos y sus derivados [ editar ]

  • EC 7.5.2 Vinculado a la hidrólisis de un trifosfato de nucleósido

EC 7.6 Catalizar la translocación de otros compuestos [ editar ]

  • EC 7.6.2 Vinculado a la hidrólisis de un trifosfato de nucleósido

Ejemplos [ editar ]

  • translocasa de ornitina (SLC25A15), asociada con deficiencia de translocasa de ornitina .
  • translocasa de carnitina-acilcarnitina (SLC25A20), asociada con deficiencia de translocasa de carnitina-acilcarnitina .
  • Translocasa de la membrana mitocondrial externa 40 ( TOMM40 ), una proteína codificada por el gen TOMM40, cuyos alelos impactan diferencialmente el riesgo de enfermedad de Alzheimer

Referencias [ editar ]

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  2. ^ Tipton K. "Translocases (EC 7): una nueva clase EC" . ExplorEnz: la base de datos de enzimas . Consultado el 20 de octubre de 2019 .
  3. ^ Tipton K, McDonald A (2018). "Una breve guía para la clasificación y nomenclatura de enzimas" (PDF) .
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