Las epóxido hidrolasas ( EH ), también conocidas como epóxido hidratasas, son enzimas que metabolizan compuestos que contienen un residuo de epóxido ; convierten este residuo en dos residuos de hidroxilo a través de 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 las más recientemente descubiertas pero aún no bien definidas funcionalmente, la epóxido hidrolasa 3 (EH3) y la epóxido hidrolasa 4 (EH4) son isoenzimas estructuralmente estrechamente relacionadas . Otras enzimas con actividad epóxido hidrolasa incluyen la leucotrieno A4 hidrolasa , la colesterol-5,6-óxido hidrolasa , MEST (gen) (Peg1/MEST) y la hepoxilina-epóxido hidrolasa . [2] Las hidrolasas se distinguen entre sí por sus preferencias de sustrato y, directamente relacionado con esto, sus funciones.
Los seres humanos expresan cuatro isoenzimas de epóxido hidrolasa: mEH, sEH, EH3 y EH4. Se sabe (mEH y sEH) o se presume (EH3 y EH4) que estas isoenzimas comparten una estructura común que incluye un pliegue de hidrolasa alfa/beta y un mecanismo de reacción común en el que agregan agua a los epóxidos para formar productos de diol cis vecinales (ver ( isomería cis-trans ); ver ( oxidación de epóxido#olefina (alqueno) usando peróxidos orgánicos y catalizadores metálicos )). Sin embargo, difieren en la ubicación subcelular, las preferencias de sustrato, la expresión tisular y/o la función.
La mEH se expresa ampliamente en prácticamente todas las células de mamíferos como una enzima unida al retículo endoplásmico (es decir, unida al microsomal) con su dominio catalítico C terminal orientado hacia el citoplasma ; sin embargo, en algunos tejidos, se ha encontrado que la mEH está unida a la membrana plasmática de la superficie celular con su dominio catalítico orientado hacia el espacio extracelular . [3] La función principal de la 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 a epóxidos) en dioles. Los epóxidos son compuestos electrofílicos altamente reactivos que forman aductos con el ADN y las proteínas y también causan roturas de cadenas en el DHA; en consecuencia, los epóxidos pueden causar mutaciones genéticas, cáncer y la inactivación de proteínas críticas. [2] Los dioles así formados normalmente no son tóxicos o son mucho menos tóxicos que sus predecesores epóxidos, se metabolizan fácilmente y, en última instancia, se excretan en la orina. [3] [4] La 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 la sEH; por lo tanto, la mEH puede desempeñar un papel menor, en comparación con la sEH, en la limitación de la bioactividad de estos compuestos de señalización celular (ver epóxido hidrolasa microsomal ). [3]
La 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 (EQA) y los ácidos epoxidocosapentaenoicos (DPA) en sus dioles correspondientes, limitando o terminando así sus acciones de señalización celular ; en esta capacidad, la sEH parece desempeñar un papel crítico in vivo en la limitación de los efectos de estos epóxidos en modelos animales y posiblemente en humanos. [5] [6] Sin embargo, la sEH también metaboliza los epóxidos del ácido linoleico , a saber, el ácido vernólico (leucotoxinas) y los ácidos coronarios (isoleucotoxinas) en sus dioles correspondientes que son altamente tóxicos en modelos animales y posiblemente en humanos (ver Ácido vernólico#Toxicidad , Ácido coronario#toxicidad y epóxido hidrolasa soluble ). La sEH también posee actividad de hepoxilina-epóxido hidrolasa, convirtiendo las hepoxilinas bioactivas en sus productos trioxilina inactivos (ver la sección siguiente "Hepoxilina-epóxido hidrolasa").
La EH3 humana es una proteína recientemente caracterizada con actividad de epoxi hidrolasa para metabolizar los ácidos epoxieicosatrienoicos (EET) y los ácidos vernólicos (leucotoxinas) a sus dioles correspondientes; 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 de pulmón, piel y tracto gastrointestinal superior de ratones. [7] La función de EH3 en humanos, ratones u otros mamíferos aún no se ha determinado, aunque el gen de EH3 ha sido validado como hipermetilado en sitios CpG en su región promotora en el tejido de cáncer de próstata humano, particularmente en los tejidos de cánceres más avanzados o morfológicamente basados (es decir, puntuación de Gleason ) más agresivos; esto sugiere que el silenciamiento génico de 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 tipos de cáncer. [9] Este patrón de metilación del promotor, aunque aún no se ha validado, también se encontró en el melanoma maligno humano . [10]
Se proyecta que el gen para EH4, EPHX4 , codifica 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 hidrolasa del leucotrieno A4 (LTA4H) actúa principalmente, si no exclusivamente, para hidrolizar el leucotrieno A4 (LTA4, es decir, ácido 5S,6S-óxido-7 E ,9 E ,11 Z ,14 Z -eicosatetetraenoico; nombre IUPAC ácido 4-{(2S,3S)-3-[(1E,3E,5Z,8Z)-1,3,5,8-Tetradecatetraen-1-il]-2-oxiranil}butanoico) a su metabolito diol, el leucotrieno B4 (LTB4, es decir, ácido 5 S ,12 R -dihidroxi-6 Z ,8 E ,10 E ,14 Z -icosatetraenoico; nombre IUPA LTB4 es un importante reclutador y activador de leucocitos que participa en la mediación de las respuestas inflamatorias y enfermedades. La enzima también posee actividad aminopeptidasa , degradando, por ejemplo, el tripéptido del factor quimiotáctico leucocitario , Pro-Gly-Pro (PGP); se desconoce la función de la actividad aminopeptidasa de LTA4AH, pero se ha propuesto que está implicada en la limitación de las reacciones inflamatorias causadas por este u otros péptidos susceptibles a la aminopeptidasa. [11] [12] [13]
(Colesterol epóxido hidrolasa o ChEH), se encuentra en el retículo endoplasmático y en menor medida en la membrana plasmática de varios tipos de células, pero se expresa con mayor intensidad en el hígado. La enzima cataliza la conversión de ciertos 3-hidroxi-5,6-epóxidos de colesterol en sus productos 3,5,6-trihidroxi (ver Colesterol-5,6-óxido hidrolasa ). [14] Se desconoce la función de la ChEH. [2]
No se conocen los sustratos ni 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 por su gen (PEG1/MEST), por ejemplo, la pérdida de la 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 (véase MEST (gen) ). [2] [15] [16] [17]
La hepoxilina-epóxido hidrolasa o hepoxilina hidrolasa actualmente se define mejor como una actividad enzimática que convierte los metabolitos monohidroxi-epóxido biológicamente activos del ácido araquidónico hepoxilina A3s y hepoxilina B3s en productos trihidroxi esencialmente inactivos, las trioxilinas. Es decir, las hepoxilinas A3 ( ácido 8-hidroxi-11,12-óxido-5 Z ,9 E ,14 Z -eicosatrienoico) se metabolizan a trioxilinas A3 (ácidos 8,11,12-trihidroxi-5 Z ,9 E ,14 Z -eicosatrienoicos) y las hepoxilinas B3 (ácidos 10-hidroxi-11,12-óxido-5 Z ,8 Z ,14 Z -eicosatrienoicos) se metabolizan a trioxilinas B3 ( ácidos 10,11,12-trihidroxi-5 Z ,8 Z ,14 Z -eicosatrienoicos). [18] Sin embargo, esta actividad no ha sido caracterizada a nivel de proteína purificada o gen [2] y trabajos recientes indican que sEH metaboliza fácilmente una hepoxilina A3 a una trioxilina A3 y que la actividad de la hepoxilina-epóxido hidrolasa se debe a sEH, al menos como se detecta en el hígado de ratón. [18] [19]
Mycobacterium tuberculosis , el agente causal 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 actualmente sirve como plataforma para el diseño racional de fármacos de 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 el diseño de fármacos para inhibir todas las demás hidrolasas de Mycobacterium tuberculosis siempre que contengan pliegues alfa/beta similares. La estructura de la hidrolasa B contiene un dominio de capuchón, que se plantea la hipótesis de 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.no se han resueltootras estructuras de la hidrolasa de Mycobacterium tuberculosis . Los estudios de modelos sobre la susceptibilidad farmacológica de estas hidrolasas de epóxido continúan. [20]
