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Pirroloquinolina quinona

La pirroloquinolina quinona ( PQQ ), también llamada metoxatina , es un cofactor redox y antioxidante . [1]

La quinoproteína glucosa deshidrogenasa se utiliza como sensor de glucosa en bacterias. PQQ estimula el crecimiento de bacterias. [2]

Historia

Fue descubierto por JG Hauge como el tercer cofactor redox después de la nicotinamida y la flavina en las bacterias (aunque planteó la hipótesis de que se trataba de naftoquinona ). [3] Anthony y Zatman también encontraron el cofactor redox desconocido en la alcohol deshidrogenasa . En 1979, Salisbury y colegas [4] , así como Duine y colegas [5] extrajeron este grupo protésico de la metanol deshidrogenasa de metilotrofos e identificaron su estructura molecular. Adachi y sus colegas descubrieron que la PQQ también se encontraba en Acetobacter . [6]

Biosíntesis

Un aspecto novedoso de PQQ es su biosíntesis en bacterias a partir de un péptido precursor traducido ribosomalmente, PqqA ( UniProt P27532 ). [7] Un ácido glutámico y una tirosina en PqqA están entrecruzados por la enzima radical SAM PqqE ( P07782 ) con la ayuda de PqqD ( P07781 ) en el primer paso de la modificación de PqqA. [8] Luego, una proteasa libera la molécula Glu-Tyr de la columna vertebral del péptido. PqqB ( P07779 ) oxida las posiciones 2 y 3 del anillo de tirosina, formando una quinona que rápidamente se convierte en AHQQ, terminando el anillo de piridina . PqqC ( P07780 ) luego forma el anillo de pirrol final . [9]

Los esfuerzos para comprender la biosíntesis de PQQ han contribuido a un amplio interés en las enzimas SAM radicales y su capacidad para modificar proteínas, y desde entonces se ha encontrado una vía análoga dependiente de la enzima SAM radical que produce la supuesta micofactocina portadora de electrones , utilizando una valina y una tirosina de la péptido precursor, MftA ( P9WJ81 ). [8]

Papel en las proteínas

Las quinoproteínas generalmente incorporan el cofactor en una estructura de barril beta [10] única de seis palas . Algunos ejemplos también tienen un grupo protésico hemo C y se denominan quinohemoproteínas. [11] Aunque las quinoproteínas se encuentran principalmente en bacterias, se ha demostrado que una piranosa deshidrogenasa de Coprinopsis cinerea (hongo) utiliza PQQ en su estructura cristalina. [10]

PQQ también parece ser esencial en algunas otras proteínas eucariotas, aunque no como portador directo de electrones. La lactato deshidrogenasa de los mamíferos requiere PQQ para funcionar, pero utiliza NADH como cofactor redox directo. Parece acelerar la reacción al catalizar la oxidación del NADH mediante el ciclo redox. [12]

Controversia sobre su papel como vitamina

La revista científica Nature publicó el artículo de 2003 de Kasahara y Kato que esencialmente afirmaba que la PQQ era una nueva vitamina y, en 2005, un artículo de Anthony y Felton que afirmaba que el artículo de Kasahara y Kato de 2003 sacaba conclusiones incorrectas y sin fundamento. [13] Un artículo de Bruce Ames en The Proceedings of the National Academy of Sciences en 2018 identificó la pirroloquinolina quinona como una "vitamina de la longevidad" que no es esencial para la supervivencia inmediata, pero sí necesaria para la salud a largo plazo. [14]

Ver también

Referencias

  1. ^ Wen H, He Y, Zhang K, Yang X, Hao D, Jiang Y, He B. Minirevisión: funciones y mecanismos de acción de PQQ en osteoporosis y lesiones neurológicas. Curr Stem Cell Res Ther . 2020;15(1):32-36. doi : 10.2174/1574888X14666181210165539 PMID  30526470
  2. ^ Ameyama M, Matsushita K, Shinagawa E, Hayashi M, Adachi O (1988). "Pirroloquinolina quinona: excreción por metilotrofos y estimulación del crecimiento de microorganismos". BioFactores . 1 (1): 51–3. PMID  2855583.
  3. ^ Hauge JG (1964). "Glucosa deshidrogenasa de la bacteria anitratum: una enzima con un nuevo grupo protésico". J Biol Chem . 239 (11): 3630–9. doi : 10.1016/S0021-9258(18)91183-X . PMID  14257587.
  4. ^ Salisbury SA, Forrest HS, Cruse WB, Kennard O (1979). "Una nueva coenzima de alcohol deshidrogenasas primarias bacterianas". Naturaleza . 280 (5725): 843–4. Código Bib :1979Natur.280..843S. doi :10.1038/280843a0. PMID  471057. S2CID  3094647.
  5. ^ Westerling J, Frank J, Duine JA (1979). "El grupo protésico de metanol deshidrogenasa de Hyphomicrobium X: evidencia de resonancia de espín electrónico de una estructura de quinona". Biochem Biophys Res Commun . 87 (3): 719–24. doi :10.1016/0006-291X(79)92018-7. PMID  222269.
  6. ^ Ameyama M, Matsushita K, Ohno Y, Shinagawa E, Adachi O (1981). "Existencia de un nuevo grupo protésico, PQQ, en deshidrogenasas primarias de bacterias oxidativas unidas a membrana y unidas en cadena de transporte de electrones". FEBS Lett . 130 (2): 179–83. doi : 10.1016/0014-5793(81)81114-3 . PMID  6793395.
  7. ^ Goosen N, Huinen RG, van de Putte P (1992). "Un polipéptido de 24 aminoácidos es esencial para la biosíntesis de la coenzima pirrolo-quinolina-quinona". J Bacteriol . 174 (4): 1426–7. doi :10.1128/jb.174.4.1426-1427.1992. PMC 206443 . PMID  1310505. 
  8. ^ ab Haft DH (2011). "Evidencia bioinformática de un precursor portador de electrones producido ribosomalmente distribuido ampliamente, sus proteínas de maduración y sus socios redox de nicotinoproteína". Genómica BMC . 12 : 21. doi : 10.1186/1471-2164-12-21 . PMC 3023750 . PMID  21223593. 
  9. ^ Zhu, W; Klinman, JP (diciembre de 2020). "Biogénesis del cofactor redox pirroloquinolina quinona derivado de péptidos". Opinión actual en biología química . 59 : 93-103. doi :10.1016/j.cbpa.2020.05.001. PMC 7736144 . PMID  32731194. 
  10. ^ ab Takeda, K; Ishida, T; Yoshida, M; Samejima, M; Oh no, H; Igarashi, K; Nakamura, N (15 de diciembre de 2019). "Estructura cristalina de los dominios catalítico y citocromo b en una deshidrogenasa dependiente de pirroloquinolina quinona eucariótica". Microbiología Aplicada y Ambiental . 85 (24). Código Bib : 2019ApEnM..85E1692T. doi : 10.1128/AEM.01692-19 . PMC 6881789 . PMID  31604769. 
  11. ^ Matsushita, K; Toyama, H; Yamada, M; Adachi, O (enero de 2002). "Quinoproteínas: estructura, función y aplicaciones biotecnológicas". Microbiología y Biotecnología Aplicadas . 58 (1): 13–22. doi :10.1007/s00253-001-0851-1. PMID  11831471. S2CID  12469203.
  12. ^ Akagawa, M; Minematsu, K; Shibata, T; Kondo, T; Ishii, T; Uchida, K (27 de mayo de 2016). "Identificación de la lactato deshidrogenasa como una proteína de unión a pirroloquinolina quinona (PQQ) de mamíferos". Informes científicos . 6 : 26723. Código Bib : 2016NatSR...626723A. doi :10.1038/srep26723. PMC 4882622 . PMID  27230956. 
  13. ^ Felton LM, Anthony C (2005). "Bioquímica: ¿papel de la PQQ como cofactor enzimático en mamíferos?". Naturaleza . 433 (7025): E10, discusión E11-2. Código Bib :2005Natur.433E..10F. doi : 10.1038/naturaleza03322 . PMID  15689995. S2CID  4370935.
  14. ^ Ames, Bruce (15 de octubre de 2018). "Prolongar el envejecimiento saludable: vitaminas y proteínas para la longevidad". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 115 (43): 10836–10844. Código Bib : 2018PNAS..11510836A. doi : 10.1073/pnas.1809045115 . PMC 6205492 . PMID  30322941. 
  15. ^ "L-aminoadipato-semialdehído deshidrogenasa (Homo sapiens)". BRENDA . Universidad Técnica de Braunschweig. Julio de 2015 . Consultado el 18 de julio de 2015 .
  16. ^ "Pirroloquinolina quinona (HMDB13636)". Base de datos del metaboloma humano . Universidad de Alberta . Consultado el 19 de julio de 2015 .citando:
    • PMID  2558842: "Las enzimas que contienen PQQ se denominan quinoproteínas. La PQQ y las quinoproteínas desempeñan un papel en el metabolismo redox y la integridad estructural de las células y tejidos".
    • PMID  12712191: "Se informó que la aminoadipato semialdehído deshidrogenasa (AASDH) también podría usar PQQ como cofactor, lo que sugiere la posibilidad de que PQQ sea una vitamina en los mamíferos".