Las epóxido hidrolasas ( EH ), también conocidas como epóxido hidratasas, son enzimas que metabolizan compuestos que contienen un residuo epóxido ; convierten este residuo en dos residuos de hidroxilo mediante una reacción de hidrólisis de epóxido para formar productos de diol . Varias enzimas poseen actividad EH. La epóxido hidrolasa microsomal (epóxido hidrolasa 1, EH1 o mEH), la epóxido hidrolasa soluble (sEH, epóxido hidrolasa 2, EH2 o epóxido hidrolasa citoplasmática) y la epóxido hidrolasa 3 (EH3), descubierta más recientemente pero aún no bien definida funcionalmente. ) y la epóxido hidrolasa 4 (EH4) son isoenzimas estructuralmente estrechamente relacionadas . Otras enzimas con actividad epóxido hidrolasa incluyen leucotrieno A4 hidrolasa , colesterol-5,6-óxido hidrolasa , MEST (gen) (Peg1/MEST) y hepoxilina-epóxido hidrolasa . [2] Las hidrolasas se distinguen entre sí por sus preferencias de sustrato y, directamente relacionada con esto, por sus funciones.
Los humanos expresan cuatro isoenzimas epóxido hidrolasa: mEH, sEH, EH3 y EH4. Se sabe que estas isoenzimas (mEH y sEH) o se presume (EH3 y EH4) comparten una estructura común que incluye contener un pliegue alfa/beta hidrolasa y un mecanismo de reacción común en el que añaden agua a epóxidos para formar cis vecinal (ver ( cis- isomería trans ); ver ( oxidación de epóxido#olefina (alqueno) usando peróxidos orgánicos y catalizadores metálicos )) productos diol. Sin embargo, difieren en la ubicación subcelular, las preferencias de sustrato, la expresión tisular y/o la función.
mEH se expresa ampliamente en prácticamente todas las células de mamíferos como una enzima unida al retículo endoplásmico (es decir, unida a microsomas) con su dominio catalítico C terminal orientado hacia el citoplasma ; Sin embargo, en algunos tejidos se ha encontrado que mEH está unido a la membrana plasmática de la superficie celular con su dominio catalítico orientado hacia el espacio extracelular . [3] La función principal de mEH es convertir xenobióticos potencialmente tóxicos y otros compuestos que poseen residuos de epóxido (lo que a menudo se debe a su metabolismo inicial por las enzimas del citocromo P450 en epóxidos) en dioles. Los epóxidos son compuestos electrofílicos altamente reactivos que forman aductos con el ADN y las proteínas y también provocan roturas de hebras en el DHA; en consecuencia, los epóxidos pueden provocar mutaciones genéticas, cáncer e inactivación de proteínas críticas. [2] Los dioles así formados no suelen ser tóxicos o son mucho menos tóxicos que sus predecesores epóxidos, se metabolizan fácilmente y finalmente se excretan en la orina. [3] [4] mEH también metaboliza ciertos epóxidos de ácidos grasos poliinsaturados como los ácidos epoxieicosatrienoicos (EET), pero su actividad al hacerlo es mucho menor que la de sEH; Por lo tanto, mEH puede desempeñar un papel menor, en comparación con sEH, a la hora de limitar la bioactividad de estos compuestos de señalización celular (ver epóxido hidrolasa microsomal ). [3]
sEH se expresa ampliamente en células de mamíferos como una enzima citosólica donde cumple principalmente la función de convertir los ácidos epoxieicosatrienoicos (EET), los ácidos epoxieicosatetraenoicos (EPA) y los ácidos epoxidocosapentaenoicos (DPA) en sus dioles correspondientes, limitando o finalizando así sus acciones de señalización celular. ; En esta capacidad, sEH parece desempeñar un papel crítico in vivo para limitar los efectos de estos epóxidos en modelos animales y posiblemente en humanos. [5] [6] Sin embargo, el sEH también metaboliza los epóxidos del ácido linoleico , es decir, el ácido vernólico (leucotoxinas) y los ácidos coronaricos (isoleucotoxinas) a sus dioles correspondientes, que son altamente tóxicos en modelos animales y posiblemente en humanos (consulte Ácido vernólico #toxicidad , toxicidad del ácido coronario y epóxido hidrolasa soluble ). sEH también posee actividad de hepoxilina-epóxido hidrolasa, convirtiendo hepoxilinas bioactivas en sus productos de trioxilina inactivos (consulte la sección "Hepoxilina-epóxido hidrolasa" a continuación).
La EH3 humana es una proteína recientemente caracterizada con actividad epoxi hidrolasa para metabolizar ácidos epoxieicosatrienoicos (EET) y ácidos vernólicos (leucotoxinas) a sus correspondientes dioles; en estas capacidades pueden limitar la actividad de señalización celular de los EET y contribuir a la toxicidad de las leucotoxinas. [2] [7] El ARNm de EH3 se expresa con mayor fuerza en los tejidos del pulmón, la piel y el tracto gastrointestinal superior de los ratones. [7] La función de EH3 en humanos, ratones u otros mamíferos aún no se ha determinado, aunque se ha validado que el gen para EH3 está hipermetilado en sitios CpG en su región promotora en tejido de cáncer de próstata humano, particularmente en los tejidos de más cánceres más agresivos avanzados o de base morfológica (es decir, puntuación de Gleason ); esto sugiere que el silenciamiento del gen EH3 debido a esta hipermetilación puede contribuir a la aparición y/o progresión del cáncer de próstata. [8] Se han validado hipermetilaciones similares del sitio CpG en el promotor del gen EH3 para otros cánceres. [9] Este patrón de metilación del promotor, aunque aún no está validado, también se encontró en el melanoma maligno humano . [10]
Se prevé que el gen para EH4, EPHX4 , codifique una epóxido hidrolasa estrechamente relacionada en secuencia de aminoácidos y estructura con mEH, sEH y EH3. [7] La actividad y función de EH4 aún no se ha definido. [2]
La leucotrieno A4 hidrolasa (LTA4H) actúa principalmente, si no exclusivamente, para hidrolizar el leucotrieno A4 (LTA4, es decir, ácido 5S,6S-oxido-7 E ,9 E ,11 Z ,14 Z- eicosatetetraenoico; nombre IUPAC 4-{(2S, 3S)-3-[(1E,3E,5Z,8Z)-1,3,5,8-Tetradecatetraen-1-il]-2-oxiranil}butanoico) a su metabolito diol, leucotrieno B4 (LTB4, es decir, 5 Ácido S ,12R - dihidroxi- 6Z ,8E , 10E ,14Z - icosatetraenoico nombre IUPA 5S,6Z,8E,10E,12R,14Z)-5,12-Dihidroxi-6,8,10,14; -ácido icosatetraenoico). LTB4 es un importante reclutador y activador de leucocitos implicados en la mediación de respuestas inflamatorias y enfermedades. La enzima también posee actividad aminopeptidasa , degradando, por ejemplo, el tripéptido del factor quimiotáctico de los leucocitos , Pro-Gly-Pro (PGP); Se desconoce la función de la actividad aminopeptidasa de LTA4AH, pero se ha propuesto que participa en la limitación de las reacciones inflamatorias causadas por este u otros péptidos susceptibles a las aminopeptidasas. [11] [12] [13]
(colesterol epóxido hidrolasa o ChEH), se localiza en el retículo endoplásmico y, en menor medida, en la membrana plasmática de varios tipos de células, pero se expresa más altamente en el hígado. La enzima cataliza la conversión de ciertos 3-hidroxil-5,6-epóxidos de colesterol en sus productos 3,5,6-trihidroxi (ver Colesterol-5,6-óxido hidrolasa ). [14] Se desconoce la función de ChEH. [2]
Se desconocen los sustratos y la función fisiológica de Peg1/MEST; sin embargo, la proteína puede desempeñar un papel en el desarrollo de los mamíferos y las anomalías en su expresión mediante su gen (PEG1/MEST) mediante, por ejemplo, la pérdida de impronta genómica , la sobreexpresión o el cambio de promotor, se han relacionado con ciertos tipos de cáncer y tumores. en humanos, como el cáncer de cuello uterino invasivo, los leiomiomas uterinos y los cánceres de mama, pulmón y colon (ver MEST (gen) ). [2] [15] [16] [17]
La hepoxilina-epóxido hidrolasa o hepoxilina hidrolasa se define mejor actualmente como una actividad enzimática que convierte los metabolitos monohidroxiepóxido biológicamente activos de las hepoxilinas A3 y B3 del ácido araquidónico en productos trihidroxi esencialmente inactivos, las trioxilinas. Es decir, la hepoxilina A3 (8-hidroxi-11,12-oxido-5 Z , 9 E , 14 Z -ácido eicosatrienoico) se metaboliza a trioxilina A3 (8,11,12-trihidroxi-5 Z , 9 E , 14 Z ). -ácidos eicosatrienoicos) y las hepoxilinas B3 (10-hidroxi-11,12-oxido-5 Z ,8 Z ,14 Z -ácidos eicosatrienoicos) se metabolizan a trioxilina B3 (10,11,12-trihidroxi-5 Z ,8 Z , 14 Z -ácidos eicosatrienoicos). [18] Sin embargo, esta actividad no se ha caracterizado a nivel de proteína o gen purificado [2] y trabajos recientes indican que la sEH metaboliza fácilmente una hepoxilina A3 a una trioxilina A3 y que la actividad de la hepoxilina-epóxido hidrolasa se debe a la sEH, al menos como se detecta en el hígado de ratón. [18] [19]
Mycobacterium tuberculosis , el agente causante de la tuberculosis, expresa al menos seis formas diferentes de epóxido hidrolasa (formas AF). La estructura de la epóxido hidrolasa B revela que la enzima es un monómero y contiene un pliegue alfa/beta hidrolasa. Además de proporcionar información sobre el mecanismo enzimático, esta hidrolasa sirve actualmente como plataforma para el diseño racional de fármacos inhibidores potentes. En particular, se han desarrollado inhibidores basados en urea. Estos inhibidores se dirigen directamente a la cavidad catalítica. Se plantea la hipótesis de que la estructura de la epóxido hidrolasa B puede permitir que el diseño de fármacos inhiba todas las demás hidrolasas de Mycobacterium tuberculosis siempre que contengan pliegues alfa/beta similares. La estructura de la hidrolasa B contiene un dominio cap, que se supone que regula el sitio activo de la hidrolasa. [1] Además, Asp104, His333 y Asp302 forman la tríada catalítica de la proteína y son fundamentales para el funcionamiento de la proteína. En la actualidad, otras estructuras de la hidrolasa de Mycobacterium tuberculosis no han sido resueltas. Continúan los estudios modelo sobre la susceptibilidad farmacológica de estas epóxido hidrolasas. [20]
