Las asparagina péptido liasas son uno de los siete grupos en los que las proteasas , también denominadas enzimas proteolíticas, peptidasas o proteinasas, se clasifican según su residuo catalítico. El mecanismo catalítico de las asparagina péptido liasas implica un residuo de asparagina que actúa como nucleófilo para realizar una reacción de eliminación nucleofílica, en lugar de hidrólisis , para catalizar la ruptura de un enlace peptídico . [1]
La existencia de este séptimo tipo catalítico de proteasas, en el que la escisión del enlace peptídico se produce por autoprocesamiento en lugar de por hidrólisis, se demostró con el descubrimiento de la estructura cristalina del precursor autoescindible del autotransportador Tsh de E. coli . [2]
Estas enzimas se sintetizan como precursores o propéptidos, que se escinden mediante una reacción autoproteolítica. [2]
La naturaleza autoescindible de las liasas de péptidos de asparagina contradice la definición general de una enzima, dado que la actividad enzimática destruye la enzima. Sin embargo, el autoprocesamiento es la acción de una enzima proteolítica, a pesar de que la enzima no se puede recuperar de la reacción. [1]
Toda la actividad proteolítica de las liasas de péptidos de asparagina consiste únicamente en autoescisiones, luego no se produce ninguna otra actividad peptidasa. [3]
El residuo principal del sitio activo es la asparagina y existen otros residuos involucrados en el mecanismo catalítico , que son diferentes entre las distintas familias de péptidos liasas de asparagina. [2] [4] [5]
El mecanismo de escisión consiste en la ciclización de la asparagina, asistida por otros residuos del sitio activo. En ciertas condiciones, la estructura cíclica de la asparagina ataca nucleofílicamente su enlace peptídico C-terminal a la cadena principal formando un nuevo enlace para crear una succinimida estable , escindiéndose de la cadena principal y, en consecuencia, liberando las dos mitades del producto. [6] [7]
No se conocen inhibidores . [3]
La base de datos de proteasas MEROPS incluye las siguientes diez familias de liasas de péptidos de asparagina, que están incluidas en 6 clanes diferentes de proteasas. [3]
Las enzimas proteolíticas se clasifican en familias según la similitud de secuencias. Cada familia incluye enzimas proteolíticas con secuencias homólogas y un tipo catalítico común. Los clanes son grupos de familias de enzimas proteolíticas con estructuras relacionadas, donde el tipo catalítico no se conserva.
*Aún no incluido en las recomendaciones de la IUBMB .
Las diez familias diferentes de péptidos liasas de asparagina se distribuyen en tres tipos diferentes:
Hay cinco familias de proteínas de la cubierta viral (N1, N2, N8, N7 y N5), dos familias de proteínas autotransportadoras (N6 y N4) y tres familias de proteínas que contienen inteína (N9, N10 y N11).
Existen cinco familias de proteínas de la cubierta viral en las que el procesamiento se produce en un residuo de asparagina. Estas cinco familias están incluidas en tres clanes: clan NA (familias N1, N2 y N8), clan NC (familia N7) y clan NE (familia N5). [8]
Familia N1: La escisión autolítica conocida está mediada por la endopeptidasa del nodavirus , desde el extremo C de la proteína de la cubierta y solo ocurre dentro del virión ensamblado . [9]
Familia N2: incluye endopeptidasas de tetravirus. La escisión autolítica conocida se produce a partir del extremo C de la proteína de la cubierta. La escisión se produce durante las últimas etapas del ensamblaje del virión. [10]
Familia N8: La escisión autolítica conocida se produce en la proteína de la cápside viral VP0 del poliovirus en VP2 y Vp4 en el provirión. [11]
Familia N7: La escisión autolítica conocida es desde el extremo N de la proteína de la cubierta. [12]
Familia N5: La escisión autolítica conocida es desde el extremo N de la proteína de la cubierta. [13]
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Las proteínas autotransportadoras son proteínas de membrana externa o secretadas que se encuentran en una amplia variedad de bacterias Gram-negativas . Estas proteínas contienen tres motivos estructurales: una secuencia señal, un dominio pasajero ubicado en el extremo N-terminal y un dominio translocador o autotransportador ubicado en el extremo C-terminal, formando una estructura de barril beta . Estas estructuras promueven el autotransporte de proteínas. Las proteínas autotransportadoras suelen estar relacionadas con funciones de virulencia. Este hecho, su interacción con las células huésped y la amplia presencia de genes codificadores de autotransportadores, plantean la posibilidad de representar objetivos terapéuticos para el diseño de vacunas contra patógenos Gram-negativos. [14]
Dos de las familias en las que la base de datos MEROPS clasifica las liasas de péptidos de asparagina son las proteínas autotransportadoras, las familias N4 y N6. [3]
La familia N4 incluye factores de virulencia secretados, o autotransportadores, de enterobacterias. Su única actividad proteolítica es la liberación del factor de virulencia del precursor, lo que permite su secreción. Los residuos del sitio activo en las liasas del péptido asparagina de la familia N4 son N1100, Y1227, E1249 y R1282.
La familia N6 incluye endopeptidasas de autoprocesamiento involucradas en el sistema de secreción de proteínas de tipo III, en el que la autoproteólisis es esencial para mediar la secreción de proteínas. El sistema de secreción de tipo III secreta proteínas directamente en las células huésped mediante un inyectoma, una estructura tubular hueca que penetra en la célula huésped. Las proteínas secretadas pueden pasar a través del inyectoma al citoplasma de la célula huésped. El residuo del sitio activo conservado en las liasas del péptido asparagina de la familia N6 es N263.
Una inteína es una proteína contenida dentro de otra proteína, la exteína . El ADN parásito infecta un gen de inteína, que codifica una endonucleasa . El ADNc resultante (ADN complementario) codifica la exteína junto con la inteína. La inteína contiene un dominio de autoescisión, que tiene la endonucleasa anidada dentro de él. El dominio de inteína realiza dos escisiones proteolíticas en su propio extremo N y extremo C y se libera de la exteína, separándola en dos fragmentos. Luego, estos dos fragmentos se unen y la exteína permanece como una proteína completamente funcional.
El residuo N-terminal del dominio inteína debe ser una serina , treonina o cisteína , y ataca a su enlace peptídico precedente para formar un éster o un tioéster. El primer residuo de la segunda porción de la exteína debe ser también una serina, treonina o cisteína, y este segundo nucleófilo forma un intermediario ramificado. El residuo C-terminal del dominio inteína es siempre una asparagina, que se cicla para formar una succinimida, escindiendo su propio enlace peptídico y liberando la inteína de la exteína. Finalmente, en la exteína el enlace éster o tioéster se reordena para formar un enlace peptídico normal. [15]
Se conocen tres familias de proteínas que contienen inteínas (N9, N10 y N11), todas ellas incluidas en el clan PD, que contiene enzimas proteolíticas de diferentes tipos catalíticos. Se ha resuelto la estructura terciaria para la subunidad catalítica de la ATPasa de protones de tipo V de la inteína ( Saccharomyces cerevisiae ), miembro de la familia N9, y para varias inteínas de la familia N10.
