stringtranslate.com

Butirato quinasa

En enzimología , una butirato quinasa ( EC 2.7.2.7) es una enzima que cataliza la reacción química

ADP + butiril-fosfato ATP + butirato

Así, los dos sustratos de esta enzima son el ADP y el butiril-fosfato , mientras que sus dos productos son el ATP y el butirato .

Esta enzima pertenece a la familia de las transferasas , en concreto a las que transfieren grupos que contienen fósforo ( fosfotransferasas ) con un grupo carboxilo como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es ATP:butanoato 1-fosfotransferasa . Esta enzima participa en el metabolismo del butirato .

Esta enzima se transcribe a partir del gen buk , [1] [2] que forma parte de la superfamilia ASKHA. [3]

Mecanismo

Mecanismo de la butirato quinasa
ADP + butiril-fosfato ATP + butirato

La reacción anterior es una reacción de sustitución nucleofílica . Un par de electrones de un oxígeno en el ADP ataca al fósforo en el fosfato de butirilo, rompiendo el enlace entre el fósforo y el oxígeno para crear ATP y butirato. El mecanismo de empuje de flechas se muestra arriba.

La reacción también puede ocurrir en dirección inversa, como se muestra a continuación, bajo ciertas condiciones de fermentación. [4] [5]

ATP + butirato ADP + butiril-fosfato

Estructura

A partir de 2015, se han resuelto dos estructuras para esta clase de enzimas, con códigos de acceso PDB 1SAZ y 1X9J. El estudio realizado para resolver 1SAZ fue retirado en 2012 debido a que los datos se utilizaron sin el permiso del único custodio. [6]

Los investigadores del estudio que produjo la cristalización de 1X9J plantearon la hipótesis de que la enzima era un octómero formado a partir de dímeros . [3] La forma cristalizada tiene un radio de 7,5 nm que corresponde a un peso molecular de 380  kDa . Debido a que un monómero de buk2 es de aproximadamente 43 kDa, se creía que la enzima en sí era un octómero o un nonámero . Los investigadores plantearon la hipótesis de que la enzima era un octómero ya que la mayoría de las proteínas dentro de la superfamilia ASHKA forman dímeros.

Función

La butirato quinasa es activa en el colon humano . [1] Para formar butirato, se combinan dos moléculas de acetil-CoA y se reducen para producir butiril-CoA . Luego, el butiril-CoA se convierte en butirato a través de dos reacciones. La primera reacción convierte el butiril-CoA en butiril-fosfato mediante el uso de la enzima fosfotransbutirilasa. [2] Luego, el butiril-fosfato se convierte en butirato mediante el uso de la butirato quinasa y, en el proceso, libera ATP. [7] [8]

El butirato juega un papel importante dentro de las células, ya que afecta la proliferación celular , la diferenciación y la apoptosis . [9] [10]

Debido a las importantes funciones que desempeña el butirato dentro de las células, es esencial que la butirato quinasa funcione correctamente, lo que se puede lograr mediante la regulación de la enzima. Un estudio previo descubrió que la butirato quinasa no está regulada por sus productos finales u otros ácidos como el ácido acético [11] , pero es necesario realizar más estudios para dilucidar aún más la regulación de la butirato quinasa.

Relevancia de la enfermedad

Como se indicó en la sección anterior, el butirato está involucrado en múltiples funciones celulares. Debido a su participación en estas funciones, se plantea la hipótesis de que el butirato puede actuar como un agente protector contra el cáncer de colon y varias enfermedades inflamatorias del intestino . [7] [9] [10] [12] El butirato juega un papel clave en el cáncer de colon al cambiar su papel en relación con la proliferación celular y la apoptosis dependiendo del estado y las condiciones de la célula. [9] [10] El butirato también posee efectos antiinflamatorios para disminuir la inflamación colónica como la colitis ulcerosa . [9] Un estudio identificó específicamente el factor de transcripción NF-kB como un objetivo del butirato para disminuir la cantidad de citocinas proinflamatorias. [7]

Referencias

  1. ^ ab Louis P, Duncan SH, McCrae SI, Millar J, Jackson MS, Flint HJ (abril de 2004). "Distribución restringida de la vía de la butirato quinasa entre las bacterias productoras de butirato del colon humano". Journal of Bacteriology . 186 (7): 2099–106. doi :10.1128/jb.186.7.2099-2106.2004. PMC  374397 . PMID  15028695.
  2. ^ ab Walter KA, Nair RV, Cary JW, Bennett GN, Papoutsakis ET (noviembre de 1993). "Secuencia y disposición de dos genes de la vía de síntesis de butirato de Clostridium acetobutylicum ATCC 824". Gene . 134 (1): 107–11. doi :10.1016/0378-1119(93)90182-3. PMID  8244020.
  3. ^ ab Diao J, Cooper DR, Sanders DA, Hasson MS (junio de 2003). "Cristalización de la butirato quinasa 2 de Thermotoga maritima mediada por difusión de vapor de ácido acético". Acta Crystallographica D . 59 (Pt 6): 1100–2. doi :10.1107/s0907444903007832. PMID  12777787.
  4. ^ Wiesenborn DP, Rudolph FB, Papoutsakis ET (febrero de 1989). "Fosfotransbutirilasa de Clostridium acetobutylicum ATCC 824 y su papel en la acidogénesis". Microbiología aplicada y medioambiental . 55 (2): 317–22. Bibcode :1989ApEnM..55..317W. doi :10.1128/AEM.55.2.317-322.1989. PMC 184108 . PMID  2719475. 
  5. ^ Rogers, P (1986). "Genética y bioquímica de Clostridium relevante para el desarrollo de procesos de fermentación". Advances in Applied Microbiology Volumen 31. Vol. 31. págs. 1–60. doi :10.1016/s0065-2164(08)70438-6. ISBN 9780120026319. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  6. ^ Diao, J.; Hasson, MS (junio de 2012). "Retracción. Estructura cristalina de la butirato quinasa 2 de Thermotoga maritima, un miembro de la superfamilia ASKHA de fosfotransferasas". Journal of Bacteriology . 194 (11): 3033. doi :10.1128/jb.00549-12. PMC 3370641 . PMID  22582386. 
  7. ^ abc Pryde SE, Duncan SH, Hold GL, Stewart CS, Flint HJ (diciembre de 2002). "La microbiología de la formación de butirato en el colon humano". FEMS Microbiology Letters . 217 (2): 133–9. doi : 10.1111/j.1574-6968.2002.tb11467.x . PMID  12480096.
  8. ^ Bennett, George; Rudolph, Frederick (1995). "La vía metabólica central de acetil-CoA a butiril-CoA en Clostridium acetobutylicum". FEMS Microbiology Reviews . 17 (3): 241–249. doi : 10.1016/0168-6445(95)00011-Z .
  9. ^ abcd Wächtershäuser A, Stein J (agosto de 2000). "Fundamento del aporte luminal de butirato en enfermedades intestinales". Revista Europea de Nutrición . 39 (4): 164–71. doi :10.1007/s003940070020. PMID  11079736. S2CID  43828892.
  10. ^ abc Sengupta S, Muir JG, Gibson PR (enero de 2006). "¿El butirato protege del cáncer colorrectal?". Journal of Gastroenterology and Hepatology . 21 (1 Pt 2): 209–18. doi : 10.1111/j.1440-1746.2006.04213.x . PMID  16460475. S2CID  7830703.
  11. ^ Ballongue, Jean; Amine, Jamel; Gay, Peptitdemange; Gay, Robert (julio de 1986). "Regulación de la quinasa de acetato y la quinasa de butirato por ácidos en Clostridium acetobutylicum". FEMS Microbiology Letters . 35 (2–3): 295–301. doi : 10.1111/j.1574-6968.1986.tb01546.x .
  12. ^ Segain JP, Raingeard de la Blétière D, Bourreille A, Leray V, Gervois N, Rosales C, Ferrier L, Bonnet C, Blottière HM, Galmiche JP (septiembre de 2000). "El butirato inhibe las respuestas inflamatorias mediante la inhibición de NFkappaB: implicaciones para la enfermedad de Crohn". Tripa . 47 (3): 397–403. doi :10.1136/gut.47.3.397. PMC 1728045 . PMID  10940278. 

Lectura adicional