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glucocerebrosidasa

La β-glucocerebrosidasa (también llamada β-glucosidasa ácida , D -glucosil-N-acilesfingosina glucohidrolasa o GCasa ) es una enzima con actividad glucosilceramidasa ( EC 3.2.1.45) que escinde por hidrólisis el enlace β-glucosídico del glucocerebrósido químico , un intermediario en el metabolismo de los glicolípidos que abunda en las membranas celulares (particularmente en las células de la piel). [5] Se localiza en el lisosoma , donde permanece asociado a la membrana lisosomal. [6] La β-glucocerebrosidasa tiene una longitud de 497 aminoácidos y una masa molecular de 59.700 Da . [ cita necesaria ]

Estructura

La β-glucocerebrosidasa es un miembro de la familia de las glucósido hidrolasas 30 y consta de tres dominios distintos (I-III). [7]

El dominio I (residuos 1 a 27 y 383 a 414) forma una lámina β antiparalela de tres hebras. Este dominio contiene dos puentes disulfuro que son necesarios para el correcto plegamiento, así como un residuo glicosilado (Asn19) que es necesario para la actividad catalítica in vivo. El dominio II (residuos 30 a 75 y 431 a 497) consta de dos láminas β que se asemejan a un pliegue de inmunoglobulina . El dominio III (residuos 76–381 y 416–430) es homólogo a un barril TIM y es un dominio altamente conservado entre las glucósido hidrolasas . [8] El dominio III alberga el sitio activo, que se une al sustrato glucocerebrósido muy cerca de los residuos catalíticos E340 y E235. Los dominios I y III están estrechamente asociados, mientras que los dominios II y III están unidos por un conector desordenado. [7]

Mecanismo

Las estructuras cristalinas indican que la β-glucocerebrosidasa se une al resto de glucosa y al enlace O-glucosídico adyacente del glucocerebrosido . Las dos cadenas alifáticas de glucocerebrósido pueden permanecer asociadas con la bicapa lisosomal o interactuar con la proteína activadora Saposina C. [7]

De manera consistente con otras glucósidos hidrolasas, el mecanismo de hidrólisis de glucocerebrosidos por la β-glucocerebrosidasa implica una catálisis ácido/base por dos residuos de ácido glutámico (E340 y E235) y precede a través de un mecanismo de dos pasos. En el primer paso, E340 realiza un ataque nucleofílico en el carbono del enlace O-glucosídico para desplazar el resto esfingosina , que es protonado simultáneamente por E235 a medida que se libera del sitio activo. En el segundo paso, la glucosa se hidroliza del residuo E340 para regenerar la enzima activa. [7] [9]

Propiedades

La β-glucocerebrosidasa tiene una actividad máxima a pH 5,5, el pH del compartimento lisosomal. [10] Dentro del lisosoma permanece asociado a la membrana, donde se une y degrada su sustrato glucocerebrósido (GluCer). Requiere la proteína activadora Saposina C, así como lípidos cargados negativamente para una máxima actividad catalítica. [11] [12] Se desconoce el papel de la saposina C; sin embargo, se ha demostrado que se une tanto a la membrana lisosomal como a los restos lipídicos de GluCer y, por lo tanto, puede reclutar GluCer al sitio activo de la enzima. [13] [14]

La β-glucocerebrosidasa es inhibida específica e irreversiblemente por el análogo de la glucosa epóxido de Conduritol B. El epóxido de conduritol B se une al sitio activo de la GCasa, donde la enzima escinde su anillo epóxido , formando un enlace covalente permanente entre la enzima y el inhibidor. [15]

Inicialmente, se pensaba que la GCasa era una de las pocas enzimas lisosomales que no seguía la vía de manosa-6-fosfato para su transporte al lisosoma . [16] Un estudio en fibroblastos con enfermedad de células I (en los que la fosfotransferasa que coloca manosa 6-fosfato en las proteínas para dirigirlas al lisosoma es defectuosa) mostró que la GCasa se dirige al lisosoma independientemente de la vía M6P. [17] Se demostró que el transportador lisosomal y la proteína de membrana integral LIMP-2 (Proteína de membrana integral lisosomal 2) se unen a la GCasa y facilitan el transporte al lisosoma, lo que demuestra un mecanismo para el tráfico lisosomal independiente de M6P. Esta conclusión se puso en duda cuando una estructura cristalina de GCasa en complejo con LIMP-2 mostró un resto manosa 6-fosfato en LIMP-2, lo que sugiere que el complejo también puede seguir la vía tradicional de manosa-6-fosfato . [18]

Significación clínica

Las mutaciones en el gen de la glucocerebrosidasa causan la enfermedad de Gaucher , una enfermedad de almacenamiento lisosomal caracterizada por una acumulación de glucocerebrosidos en macrófagos que infiltran muchos órganos vitales. [19] [20]

Las mutaciones en el gen de la glucocerebrosidasa también están asociadas con la enfermedad de Parkinson . [21] [22]

Un pseudogén relacionado se encuentra aproximadamente a 12 kb aguas abajo de este gen en el cromosoma 1 . El empalme alternativo da como resultado múltiples variantes de transcripción que codifican la misma proteína. [23]

Drogas

La alglucerasa (Ceredase) era una versión de la glucocerebrosidasa que se extraía del tejido placentario humano y luego se modificaba con enzimas. [24] Fue aprobado por la FDA en 1991 [25] pero ha sido retirado del mercado [26] [27] debido a la aprobación de medicamentos similares elaborados con tecnología de ADN recombinante en lugar de recolectarse a partir de tejido. Los medicamentos fabricados de forma recombinante no presentan riesgo de transmisión de enfermedades a partir del tejido utilizado en la recolección y son menos costosos de fabricar. [24]

Las glucocerebrosidasas recombinantes utilizadas como fármacos incluyen: [28]

Ver también

Referencias

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  2. ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000028048 - Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia humana de PubMed:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed del ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Vielhaber G, Pfeiffer S, Brade L, Lindner B, Goldmann T, Vollmer E, Hintze U, Witttern KP, Wepf R (noviembre de 2001). "Localización de ceramida y glucosilceramida en epidermis humana mediante microscopía electrónica de inmunooro". La Revista de Dermatología de Investigación . 117 (5): 1126–36. doi : 10.1046/j.0022-202x.2001.01527.x . PMID  11710923.
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Otras lecturas

enlaces externos