La 3-desoxi-D-arabinoheptulosonato 7-fosfato ( DAHP ) sintasa ( EC 2.5.1.54) es la primera enzima de una serie de reacciones metabólicas conocida como vía 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 ingresa a la vía. La inhibición enzimática es el método principal para regular la cantidad de carbono que ingresa a 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 H2O , 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 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, ácido 2-ceto-3-desoxi-D-arabino-heptónico 7-fosfato sintetasa, ácido 3-desoxi-D-arabino-2-heptulosónico 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 (piruvato-fosforilante), 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-desoxiheptonato 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 ingresa a la vía del shikimato. Esto se logra principalmente mediante dos métodos diferentes: inhibición por retroalimentación y 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 tirosina en E. coli, se determinó que la enzima es inhibida por la tirosina a través de una inhibición no competitiva con respecto al fosfoenolpiruvato , primer sustrato de la reacción catalizada por la DAHP sintasa, mientras que la enzima es inhibida por la tirosina mediante inhibición competitiva respecto a la D-eritrosa 4-fosfato, 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 fosfato inorgánico mediante inhibición no competitiva con respecto a ambos sustratos e inhibida por DAHP mediante inhibición competitiva con respecto a fosfoenolpiruvato e inhibición no competitiva con respecto a 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, mientras que el fosfato inorgánico es el primer producto que se disocia del complejo enzimático. [3] Por lo tanto, la cantidad de carbono que ingresa a la vía del shikimato se puede controlar inhibiendo la DAHP sintasa para que no catalice la reacción que forma DAHP.
El flujo de carbono hacia la vía del shikimato en las plantas está regulado por el control transcripcional. [3] Este método también se encuentra en bacterias, pero la inhibición por retroalimentación es más frecuente. [2] En las plantas, a medida que avanzaban a través del ciclo de crecimiento, la actividad de la DAHP sintasa cambiaba. [2]
Se requieren iones metálicos para que la DAHP sintasa catalice 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 forma Cys-XX-His. [2]
Se ha demostrado que, en general, las DAHP sintasas 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 DAHP sintasa. [4]
La reacción catalizada por la DAHP sintasa se muestra a continuación.
La estructura cuaternaria de la DAHP sintasa consta de dos dímeros estrechamente unidos , lo que significa que la DAHP sintasa es un tetrámero . [5]
A la derecha hay una imagen de la DAHP sintasa que muestra la estructura cuaternaria de la DAHP sintasa. Esta imagen muestra que la DAHP sintasa consta de dos dímeros estrechamente unidos. Cada una de las cadenas de monómero 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 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 habían resuelto cuatro estructuras para esta clase de enzimas, con los códigos de acceso de PDB 1RZM, 1VR6, 1VS1 y 2B7O.
