En enzimología , una deshidratasa 3-deshidroquinada ( EC 4.2.1.10 ) es una enzima que cataliza la reacción química.
- 3-deshidroquinado 3-deshidrosiquimato + H 2 O
Por lo tanto, esta enzima tiene un sustrato , 3-deshidroquinato , y dos productos , 3-deshidrosiquimato y H 2 O .
Esta enzima pertenece a la familia de las liasas , específicamente las hidrolasas, que escinden los enlaces carbono-oxígeno. Esta enzima participa en la biosíntesis de fenilalanina, tirosina y triptófano .
Descubrimiento [ editar ]
Se determinó que la ruta shikimate era una ruta biosintética importante para la producción de aminoácidos aromáticos a través de la investigación de Bernhard Davis y David Sprinson. [1]
Papel en el camino shikimate [ editar ]
La 3-deshidroquinato deshidratasa es una enzima que cataliza el tercer paso de la vía shikimate. La vía shikimate es una vía biosintética que permite a las plantas, hongos y bacterias producir aminoácidos aromáticos . [2] Los mamíferos no tienen esta vía, lo que significa que deben obtener estos aminoácidos esenciales a través de su dieta. Los aminoácidos aromáticos incluyen fenilalanina , tirosina y triptófano . [1]
Esta enzima deshidrata 3-deshidroquinato, convirtiéndola en 3-deshidroshikimate, como se indica en el diagrama adyacente. Este es el tercer paso en el camino Shikimate. Pertenece a la familia de las liasas , específicamente las hidrolasas, que escinden los enlaces carbono-oxígeno. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 3-deshidroquinato hidrolasa (formadora de 3-deshidroshikimate) . Esta enzima es uno de los pocos ejemplos de evolución convergente . Las dos versiones separadas de esta enzima tienen diferentes secuencias de aminoácidos. [2]
La 3-deshidroquinato deshidratasa también se conoce comúnmente como deshidratasa deshidroquinada y DHQD . Otros nombres incluyen 3-deshidroquinato hidrolasa, DHQase, 3-deshidroquinasa, 5-deshidroquinasa, deshidroquinasa, 5-deshidroquinato deshidratasa, 5-deshidroquinato hidrolasa y 3-deshidroquinato hidro-liasa. [2]
Orígenes evolutivos [ editar ]
Propósitos de los productos [ editar ]
Los aminoácidos aromáticos producidos por la vía del ácido shikimato son utilizados por las plantas superiores como bloques de construcción de proteínas y como precursores de varios metabolitos secundarios. Ejemplos de tales metabolitos secundarios son los pigmentos y compuestos vegetales para defenderse de los herbívoros, los insectos y la luz ultravioleta. Los metabolitos secundarios aromáticos específicos producidos, así como cuándo y en qué cantidades se producen, varían según los diferentes tipos de plantas. Los mamíferos consumen aminoácidos esenciales en sus dietas, convirtiéndolos en precursores de sustancias importantes como los neurotransmisores.
Evolución convergente [ editar ]
Como se mencionó anteriormente, existen dos clases de 3-deshidroquinate deshidratasa, conocidas como tipos I y II. Estas dos versiones tienen diferentes secuencias de aminoácidos y diferentes estructuras secundarias . El tipo I está presente en hongos, plantas y algunas bacterias, para la biosíntesis de corismato . Cataliza la deshidratación cis del 3-deshidroquinado a través de un intermedio de imina covalente. El Tipo I es susceptible al calor y tiene valores de K m en el rango micromolar bajo. El tipo II está presente en la ruta del quinate de los hongos y en la ruta shikimate de la mayoría de las bacterias. Cataliza una trans-deshidratación usando un enolato intermedio. Es estable al calor y tiene valores de K m uno o dos órdenes de magnitud más altos que los valores de Tipo IK m . [1]
La enzima tipo I mejor estudiada es de Escherichia coli (gen aroD) y bacterias relacionadas . Es una proteína homodimérica . En los hongos , la deshidroquinasa es parte de una enzima multifuncional que cataliza cinco pasos consecutivos en la vía shikimate . Una histidina está involucrada en el mecanismo catalítico . [3]
Otros propósitos [ editar ]
La 3-deshidroquinato deshidratasa es también una enzima presente en el proceso de degradación del quinate. Tanto 3-Dehydroquinate como 3-Dehydroshikimate son intermedios en el mecanismo de reacción. La siguiente imagen muestra este proceso en Quinate Degradation. [1]
Estructura [ editar ]
Aplicaciones [ editar ]
La vía Shikimate se ha convertido en un foco de investigación sobre el desarrollo de herbicidas y agentes antimicrobianos porque es una vía esencial en muchas plantas, bacterias y parásitos, pero no existe en los mamíferos. [1]
Los inhibidores de la vía shikimate en micobacterias tienen el potencial de tratar la tuberculosis. [4] [5]
La mayor parte de la 3-deshidroquinato-deshidratasa en bacterias y plantas superiores es el tipo I DHQD.
En enzimología , una 3-deshidroquinato sintasa ( EC 4.2.3.4 ) es una enzima que cataliza la reacción química.
Por lo tanto, esta enzima tiene un sustrato , 3-desoxi-arabino-heptulosonato 7-fosfato, y dos productos , 3-deshidroquinato y fosfato . La proteína usa NAD + para catalizar la reacción. [2] [3] Esta reacción es parte de la vía shikimate que participa en la biosíntesis de aminoácidos aromáticos.
La 3-deshidroquinato sintasa pertenece a la familia de las liasas , para ser específicas aquellas carbonas de oxígeno-oxiasas que actúan sobre los fosfatos. Esta enzima participa en la biosíntesis de fenilalanina , tirosina y triptófano . Emplea un cofactor , el cobalto (Co 2+ ).
Fondo [ editar ]
La ruta shikimate se compone de siete pasos, cada uno catalizado por una enzima . La vía shikimate es responsable de producir los precursores de aminoácidos aromáticos , que son esenciales para nuestras dietas porque no podemos sintetizarlos en nuestros cuerpos. Solo las plantas, las bacterias y los eucariotas microbianos son capaces de producir aminoácidos aromáticos. La vía finalmente convierte el fosfoenolpiruvato y el fosfato de 4-eritrosa en corismato, el precursor de los aminoácidos aromáticos. La 3-deshidroquinato sintasa es la enzima que cataliza la reacción en el segundo paso de esta vía. Este segundo paso de la reacción elimina un fosfato del 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato, que da como resultado el 3-deshidroquinato. La 3-deshidroquinato sintasa es una enzima monomérica y tiene un peso molecular de 39,000. [4] La 3-deshidroquinato sintasa es activada por fosfato inorgánico y requiere NAD + para su actividad, aunque la reacción en total es neutral cuando es catalizada por una enzima. [4]
Función [ editar ]
La 3-deshidroquinato sintasa utiliza un mecanismo complejo de múltiples etapas que incluye oxidación de alcohol, eliminación de fosfato β, reducción de carbonilo, apertura de anillo y condensación de aldol intramolecular. [5] La deshidroquinato sintasa requiere NAD + y un cofactor de cobalto para catalizar la conversión de 7-fosfato de 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato en 3-deshidroquinato. En la mayoría de las bacterias, esta enzima tiene una sola función. Sin embargo, en algunos organismos, forma un complejo con otras enzimas. Este complejo se conoce como el complejo AROM. El complejo AROM es un polipéptido pentafuncional, que contiene enzimas que catalizan los pasos dos, tres, cuatro y cinco de la vía shikimate. [5] Además, la deshidroquinato sintasa es de particular interés debido a su complicada actividad en relación con su pequeño tamaño. [5]
Aplicaciones [ editar ]
La 3-deshidroquinato sintasa cataliza el segundo paso en la ruta shikimate, que es esencial para la producción de aminoácidos aromáticos en bacterias, plantas y hongos, pero no en mamíferos. Esto lo convierte en un objetivo ideal para nuevos agentes antimicrobianos, agentes antiparasitarios y herbicidas. [1] Otras enzimas en la vía shikimate ya han sido seleccionadas y utilizadas como herbicidas. Roundup, un herbicida común fabricado por Monsanto , funciona inhibiendo otra enzima en la vía shikimate . La vía shikimate es una opción ideal para los herbicidas porque esta vía no existe en animales o personas, por lo que las personas no se ven directamente afectadas. Roundup utiliza un inhibidor enzimático , glifosato, para bloquear uno de los pasos del camino shikimate. El glifosato inhibe la 5-enolpiruvylshikimate-3-fosfato sintasa (EPSP sintasa), que finalmente bloquea la producción de aminoácidos aromáticos y, sin aminoácidos aromáticos , las plantas no pueden sobrevivir. Sin embargo, Monsanto desarrolló una forma bacteriana de EPSP sintasa que no fue inhibida por Roundup. Monsanto introdujo este gen en plantas usando agrobacterias y el resultado fue una planta resistente a Roundup. Esto significaba que todas las plantas sin el gen bacteriano morirían, lo que llevaría a un mayor grado de control de malezas.
Nomenclatura [ editar ]
El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 3-desoxi-arabino-heptulonato-7-fosfato fosfato-liasa (ciclación que forma 3-deshidroquinato) . Otros nombres de uso común incluyen 5-deshidroquinato sintasa, ácido 5-deshidroquinico sintetasa, deshidroquinato sintasa, 3-deshidroquinato sintetasa, 3-desoxi-arabino-heptulosonato-7-fosfato fosfato-liasa, (ciclación) y 3-desoxi-arabino -heptulonato-7-fosfato fosfato-liasa (ciclación).
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