La 3-desoxi-D-arabinoheptulosonato 7-fosfato ( DAHP ) sintasa ( EC 2.5.1.54) es la primera enzima de una serie de reacciones metabólicas conocidas como la vía del shikimato , que es responsable de la biosíntesis de los aminoácidos fenilalanina , tirosina y triptófano . Dado que es la primera enzima en la vía del shikimato, controla la cantidad de carbono que entra en la vía. La inhibición enzimática es el método principal para regular la cantidad de carbono que entra en la vía. [2] Las formas de esta enzima difieren entre organismos, pero pueden considerarse DAHP sintasa según la reacción catalizada por esta enzima.
En enzimología , una DAHP sintasa ( EC 2.5.1.54) es una enzima que cataliza la reacción química
Los tres sustratos de esta enzima son fosfoenolpiruvato , D-eritrosa 4-fosfato y H 2 O , mientras que sus dos productos son 3-desoxi-D-arabino-hept-2-ulosonato 7-fosfato y fosfato .
Esta enzima pertenece a la familia de las transferasas , en concreto a aquellas que transfieren grupos arilo o alquilo distintos de los grupos metilo. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es fosfoenolpiruvato:D-eritrosa-4-fosfato C-(1-carboxivinil)transferasa (hidrolizante de fosfato, formadora de 2-carboxi-2-oxoetilo). Otros nombres de uso común incluyen 2-deshidro-3-desoxi-fosfoheptonato aldolasa, 2-ceto-3-desoxi-D-arabino-heptónico ácido 7-fosfato sintetasa, 3-desoxi-D-arabino-2-heptulosónico ácido 7-fosfato sintetasa, 3-desoxi-D-arabino-heptolosonato-7-fosfato sintetasa, 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato sintetasa, 7-fosfo-2-ceto-3-desoxi-D-arabino-heptonato D-eritrosa-4-fosfato, liasa (piruvato-fosforilante), 7-fosfo-2-deshidro-3-desoxi-D-arabino-heptonato, D-eritrosa-4-fosfato liasa (piruvato-fosforilante), D-eritrosa-4-fosfato-liasa, D-eritrosa-4-fosfato-liasa (fosforilante de piruvato), DAH7-P sintasa, DAHP sintasa, DS-Co, DS-Mn, KDPH sintasa, KDPH sintetasa, desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintetasa, fosfo-2-deshidro-3-desoxiheptonato aldolasa, fosfo-2-ceto-3-desoxiheptanoato aldolasa, fosfo-2-ceto-3-desoxiheptonato aldolasa, fosfo-2-ceto-3-desoxiheptónica aldolasa y fosfo-2-oxo-3-desoxiheptonato aldolasa.
La función principal de la DAHP sintasa es catalizar la reacción del fosfoenolpiruvato y la D-eritrosa 4-fosfato a DAHP y fosfato . Sin embargo, otra función biológica de la enzima es regular la cantidad de carbono que entra en la vía del shikimato. Esto se logra principalmente a través de dos métodos diferentes, la inhibición por retroalimentación y el control transcripcional. [2] La inhibición por retroalimentación y el control transcripcional son mecanismos de regulación del carbono en las bacterias, pero el único mecanismo de regulación encontrado en la DAHP sintasa que se encuentra en las plantas es el control transcripcional. [2]
En Escherichia coli , una especie de bacteria, la DAHP sintasa se encuentra como tres isoenzimas , cada una de las cuales es sensible a uno de los aminoácidos producidos en la vía del shikimato. [3] En un estudio de la DAHP sintasa sensible a la tirosina en E. coli, se determinó que la enzima es inhibida por la tirosina a través de la inhibición no competitiva con respecto al fosfoenolpiruvato , el primer sustrato de la reacción catalizada por la DAHP sintasa, mientras que la enzima es inhibida por la tirosina a través de la inhibición competitiva con respecto a la D-eritrosa 4-fosfato, el segundo sustrato de la reacción catalizada por la DAHP sintasa cuando la concentración de tirosina es superior a 10 μM. [3] También se determinó que la enzima es inhibida por el fosfato inorgánico a través de la inhibición no competitiva con respecto a ambos sustratos e inhibida por DAHP a través de la inhibición competitiva con respecto al fosfoenolpiruvato y la inhibición no competitiva con respecto a la D-eritrosa 4-fosfato. [3] Los estudios de inhibición del producto han demostrado que el fosfoenolpiruvato es el primer sustrato que se une al complejo enzimático, el fosfato inorgánico es el primer producto que se disocia del complejo enzimático. [3] Por lo tanto, la cantidad de carbono que entra en la vía del shikimato se puede controlar inhibiendo la sintasa DAHP para que no catalice la reacción que forma DAHP.
El flujo de carbono hacia la vía del sikimato en las plantas está regulado por el control transcripcional. [3] Este método también se encuentra en las bacterias, pero la inhibición por retroalimentación es más frecuente. [2] En las plantas, a medida que las plantas progresaban a través del ciclo de crecimiento, la actividad de la DAHP sintasa cambiaba. [2]
Los iones metálicos son necesarios para que la DAHP sintasa catalice las reacciones. [2] En la DAHP sintasa, se ha demostrado que el sitio de unión contiene patrones de residuos de cisteína e histidina unidos a iones metálicos en un estilo Cys-XX-His. [2]
Se ha demostrado que, en general, las sintasas DAHP requieren un cofactor de ion metálico bivalente para que la enzima funcione correctamente. [4] Los iones metálicos que pueden funcionar como cofactores incluyen Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Zn 2+ , Cu 2+ y Ca 2+ . [4] Los estudios han sugerido que un ion metálico se une a cada monómero de la sintasa DAHP. [4]
La reacción catalizada por la DAHP sintasa se muestra a continuación.
La estructura cuaternaria de la DAHP sintasa consta de dos dímeros fuertemente unidos , lo que significa que la DAHP sintasa es un tetrámero . [5]
A la derecha se muestra una imagen de la sintasa DAHP que muestra la estructura cuaternaria de la sintasa DAHP. Esta imagen muestra que la sintasa DAHP consta de dos dímeros fuertemente unidos. Cada una de las cadenas monoméricas tiene un color diferente.
Debajo de la primera imagen a la derecha hay una imagen de la DAHP sintasa que también muestra la estructura cuaternaria, sin embargo, esta imagen está en una vista de dibujos animados. Esta vista también muestra cada uno de los cuatro monómeros coloreados de manera diferente. Además, esta vista también se puede utilizar para mostrar las estructuras secundarias y terciarias. Como se muestra, dos de los monómeros tienen láminas beta que interactúan en un lado de la enzima, mientras que los otros dos monómeros tienen láminas beta que interactúan en el lado opuesto.
A finales de 2007, se han resuelto cuatro estructuras para esta clase de enzimas, con códigos de acceso PDB 1RZM, 1VR6, 1VS1 y 2B7O.
