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4-aminobutirato transaminasa

En enzimología , la 4-aminobutirato transaminasa ( EC 2.6.1.19), también llamada GABA transaminasa o 4-aminobutirato aminotransferasa, o GABA-T , es una enzima que cataliza la reacción química :

4-aminobutanoato + 2-oxoglutarato succinato semialdehído + L-glutamato

Así, los dos sustratos de esta enzima son el 4-aminobutanoato ( GABA ) y el 2-oxoglutarato . Los dos productos son el succinato semialdehído y el L-glutamato .

Esta enzima pertenece a la familia de las transferasas , específicamente a las transaminasas , que transfieren grupos nitrogenados. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 4-aminobutanoato:2-oxoglutarato aminotransferasa . Esta enzima participa en 5 vías metabólicas: metabolismo de la alanina y el aspartato , metabolismo del glutamato , metabolismo de la beta-alanina , metabolismo del propanoato y metabolismo del butanoato . Emplea un cofactor , el fosfato de piridoxal .

Esta enzima se encuentra en procariotas , plantas , hongos y animales (incluidos los humanos ). [1] A menudo se han utilizado cerdos para estudiar cómo puede funcionar esta proteína en los humanos. [2]

Número de la Comisión de Enzimas

GABA-T es el número 2.6.1.19 de la Comisión de Enzimas . Esto significa que pertenece a la clase de enzimas transferasas , la subclase de transferasas nitrogenadas y la subsubclase de transaminasas . [3] Como transferasa nitrogenada, su función es transferir grupos nitrogenados de una molécula a otra. Como transaminasa, la función de GABA-T es mover grupos funcionales de un aminoácido y un α-cetoácido , y viceversa. En el caso de GABA-T, toma un grupo nitrogenado de GABA y lo usa para crear L-glutamato.

Vía de reacción

En animales, hongos y bacterias, el GABA-T ayuda a facilitar una reacción que mueve un grupo amina del GABA al 2-oxoglutarato, y un grupo cetona del 2-oxoglutarato al GABA. [4] [5] [6] Esto produce succinato semialdehído y L-glutamato. [4] En las plantas, el piruvato y el glioxilato se pueden utilizar en lugar del 2-oxoglutarato. [7] catalizada por la enzima 4-aminobutirato—piruvato transaminasa :

(1) 4-aminobutanoato (GABA) + piruvato ⇌ succinato semialdehído + L- alanina
(2) 4-aminobutanoato (GABA) + glioxilato ⇌ succinato semialdehído + glicina

Papel celular y metabólico

La función principal del GABA-T es descomponer el GABA como parte de la derivación del GABA. [2] En el siguiente paso de la derivación, el semialdehído producido por el GABA-T se oxidará a ácido succínico por la succinato-semialdehído deshidrogenasa , lo que dará como resultado succinato. Este succinato luego ingresará a la mitocondria y se convertirá en parte del ciclo del ácido cítrico . [8] El ciclo del ácido crítico puede entonces producir 2-oxoglutarato, que puede usarse para producir glutamato, que a su vez puede convertirse en GABA, continuando el ciclo. [8]

El GABA es un neurotransmisor muy importante en el cerebro de los animales, y una baja concentración de GABA en el cerebro de los mamíferos se ha relacionado con varios trastornos neurológicos, incluidas la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson . [9] [10] Debido a que el GABA-T degrada el GABA, la inhibición de esta enzima ha sido el objetivo de muchos estudios médicos. [9] El objetivo de estos estudios es encontrar una forma de inhibir la actividad del GABA-T, lo que reduciría la velocidad a la que el GABA y el 2-oxoglutarato se convierten en semialdehído y L-glutamato, aumentando así la concentración de GABA en el cerebro. También existe un trastorno genético en los seres humanos que puede provocar una deficiencia de GABA-T. Esto puede provocar un deterioro del desarrollo o la mortalidad en casos extremos. [11]

En las plantas , el GABA se puede producir como respuesta al estrés. [5] Las plantas también utilizan el GABA para la señalización interna y para las interacciones con otros organismos cercanos a la planta. [5] En todas estas vías intravegetales, el GABA-T asumirá el papel de degradar el GABA. También se ha demostrado que el succinato producido en la derivación del GABA constituye una proporción significativa del succinato que necesita la mitocondria. [12]

En los hongos, la descomposición del GABA en la derivación del GABA es clave para garantizar un alto nivel de actividad en el ciclo ácido crítico. [13] También hay evidencia experimental de que la descomposición del GABA por GABA-T desempeña un papel en el manejo del estrés oxidativo en los hongos. [13]

Estudios estructurales

Se han resuelto varias estructuras para esta clase de enzimas, con códigos de acceso PDB , y se han publicado en revistas revisadas por pares. Se han resuelto al menos 4 de estas estructuras utilizando enzimas de cerdo: 1OHV, 1OHW, 1OHY, 1SF2, y al menos 4 de estas estructuras se han resuelto en Escherichia coli : 1SFF, 1SZK, 1SZS, 1SZU. En realidad, existen algunas diferencias entre la estructura enzimática de estos organismos. Las enzimas de GABA-T de E. coli carecen de un grupo de hierro-azufre que se encuentra en el modelo de cerdo. [14]

Sitios activos

Los residuos de aminoácidos que se encuentran en el sitio activo de la 4-aminobutirato transaminasa incluyen Lys-329, que se encuentra en cada una de las dos subunidades de la enzima. [15] Este sitio también se unirá a una coenzima piridoxal 5'-fosfato . [15]

Inhibidores

Referencias

  1. ^ "4-aminobutirato aminotransferasa - Grupos de proteínas idénticos - NCBI" www.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 29 de septiembre de 2020 .
  2. ^ ab Iftikhar H, Batool S, Deep A, Narasimhan B, Sharma PC, Malhotra M (febrero de 2017). "Análisis in silico de las actividades inhibidoras de los derivados de GABA sobre la 4-aminobutirato transaminasa". Arabian Journal of Chemistry . 10 : S1267–75. doi : 10.1016/j.arabjc.2013.03.007 .
  3. ^ "BRENDA - Información sobre EC 2.6.1.19 - 4-aminobutirato-2-oxoglutarato transaminasa". www.brenda-enzymes.org . Consultado el 24 de septiembre de 2020 .
  4. ^ ab Tunnicliff G (1986). "4-Aminobutirato Transaminasa". En Boulton AA, Baker GB, Yu PH (eds.). Neurotransmitter Enzymes . Vol. 5. págs. 389–420. doi :10.1385/0-89603-079-2:389. ISBN 0-89603-079-2.
  5. ^ abc Shelp BJ, Bown AW, Zarei A (2017). "4-Aminobutirato (GABA): un metabolito y una señal con importancia práctica". Botánica . 95 (11): 1015–32. doi :10.1139/cjb-2017-0135. hdl : 1807/79639 .
  6. ^ Cao J, Barbosa JM, Singh N, Locy RD (julio de 2013). "Las transaminasas GABA de Saccharomyces cerevisiae y Arabidopsis thaliana complementan la función en el citosol y las mitocondrias". Levadura . 30 (7): 279–89. doi :10.1002/yea.2962. PMID  23740823. S2CID  1303165.
  7. ^ Fait A, Fromm H, Walter D, Galili G, Fernie AR (enero de 2008). "Autopista o camino secundario: el papel metabólico de la derivación GABA en las plantas". Tendencias en la ciencia vegetal . 13 (1): 14–9. doi :10.1016/j.tplants.2007.10.005. PMID  18155636.
  8. ^ ab Bown AW, Shelp BJ (septiembre de 1997). "El metabolismo y las funciones del ácido [gamma]-aminobutírico". Fisiología vegetal . 115 (1): 1–5. doi :10.1104/pp.115.1.1. PMC 158453 . PMID  12223787. 
  9. ^ ab Ricci L, Frosini M, Gaggelli N, Valensin G, Machetti F, Sgaragli G, Valoti M (mayo de 2006). "Inhibición de la 4-aminobutirato transaminasa del cerebro de conejo por algunos análogos de la taurina: un análisis cinético". Farmacología bioquímica . 71 (10): 1510–9. doi :10.1016/j.bcp.2006.02.007. PMID  16540097.
  10. ^ Sherif FM, Ahmed SS (abril de 1995). "Aspectos básicos de la GABA-transaminasa en trastornos neuropsiquiátricos". Bioquímica clínica . 28 (2): 145–54. doi :10.1016/0009-9120(94)00074-6. PMID  7628073.
  11. ^ "DEFICIENCIA DE GABA-TRANSAMINASA". www.omim.org . Consultado el 18 de octubre de 2020 .
  12. ^ Fait A, Fromm H, Walter D, Galili G, Fernie AR (enero de 2008). "Autopista o camino secundario: el papel metabólico de la derivación GABA en las plantas". Tendencias en la ciencia vegetal . 13 (1): 14–9. doi :10.1016/j.tplants.2007.10.005. PMID  18155636.
  13. ^ ab Bönnighausen J, Gebhard D, Kröger C, Hadeler B, Tumforde T, Lieberei R, et al. (Diciembre de 2015). "La interrupción de la derivación GABA afecta la respiración mitocondrial y la virulencia en el patógeno de los cereales Fusarium graminearum". Microbiología Molecular . 98 (6): 1115–32. doi : 10.1111/mmi.13203 . PMID  26305050. S2CID  45755014.
  14. ^ Liu W, Peterson PE, Carter RJ, Zhou X, Langston JA, Fisher AJ, Toney MD (agosto de 2004). "Estructuras cristalinas de la gamma-aminobutirato aminotransferasa de Escherichia coli unida a aminooxiacetato y no unida a éste". Bioquímica . 43 (34): 10896–905. doi :10.1021/bi049218e. PMID  15323550.
  15. ^ ab Storici P, De Biase D, Bossa F, Bruno S, Mozzarelli A, Peneff C, et al. (enero de 2004). "Estructuras de la aminotransferasa del ácido gamma-aminobutírico (GABA), una enzima que contiene piridoxal 5'-fosfato y un grupo [2Fe-2S], complejada con gamma-etinil-GABA y con el fármaco antiepiléptico vigabatrina". The Journal of Biological Chemistry . 279 (1): 363–73. doi : 10.1074/jbc.M305884200 . PMID  14534310. S2CID  42918710.
  16. ^ Awad R, Muhammad A, Durst T, Trudeau VL, Arnason JT (agosto de 2009). "Fraccionamiento guiado por bioensayo de melisa (Melissa officinalis L.) utilizando una medida in vitro de la actividad de la transaminasa GABA". Phytotherapy Research . 23 (8): 1075–81. doi :10.1002/ptr.2712. PMID  19165747. S2CID  23127112.

Lectura adicional

Enlaces externos

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