En enzimología , una N-sulfoglucosamina sulfohidrolasa ( EC 3.10.1.1), también conocida como SGSH , es una enzima que cataliza la reacción química
Así, los dos sustratos de esta enzima son N-sulfo-D-glucosamina y H 2 O , mientras que sus dos productos son D-glucosamina y sulfato .
Esta enzima pertenece a la familia de las hidrolasas , específicamente aquellas que actúan sobre enlaces azufre-nitrógeno. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es N-sulfo-D-glucosamina sulfohidrolasa . Otros nombres de uso común incluyen sulfoglucosamina sulfamidasa , heparina sulfamidasa , 2-desoxi-D-glucósido-2-sulfamato sulfohidrolasa (sulfamato y sulfohidrolasa) . Esta enzima participa en la degradación de glicosaminoglicanos y en la degradación de estructuras de glicanos.
La N-glusoamina sulfohidrolasa es un homodímero de dos subunidades monoméricas idénticas que se asocian de forma no covalente . La estructura cristalina, resuelta mediante reemplazo molecular , consta de dos dominios: un gran dominio N-terminal (dominio 1) y un dominio C-terminal más pequeño (dominio 2) que están centrados ambos alrededor de una lámina β. El núcleo del Dominio 1 está formado por ocho hebras β rodeadas por nueve hélices ⍺ , mientras que el núcleo del Dominio 2 está formado por una lámina β antiparalela de cuatro hebras rodeada por 4 hélices ⍺, acompañada de una extensión C-terminal de una pequeña lámina β de dos hebras. Hay dos enlaces disulfuro que sirven para estabilizar un gran segmento de bucle en el Dominio 1 y conectan la extensión C-terminal a un bucle cercano en el Dominio 2.
El sitio activo se encuentra a través de un túnel corto en la parte inferior de la hendidura superficial de la enzima cerca del final de la primera hebra β en el Dominio 1 de las subunidades del dímero. Un ion calcio , Ca 2+ , está coordinado en una disposición octaédrica por átomos de oxígeno de las cadenas laterales cercanas de los residuos Asp31, Asp32, Asp273, Asn274 y la formilglicina fosforilada, PFGly70. La PFGly70, que se convierte postraduccionalmente a partir de una cisteína y es clave en la actividad catalítica de la enzima, está estabilizada por las cadenas laterales de los residuos Arg74, Lys123, His125, His181, Asp273 y Arg282 y el ion calcio coordinado. [1] [2]
Uno de los mecanismos propuestos para la N-sulfoglucosamina sulfohidrolasa, representado en la figura anterior, se inspiró en un mecanismo determinado para las enzimas sulfatasas , que de manera similar escinden los grupos éster de sulfato de sus sustratos. [4] El mecanismo de la N-sulfoglucosamina sulfohidrolasa involucra cuatro residuos clave que se encuentran en el sitio activo de la enzima: formilglicina (FGly70), dos histidinas (His125 e His181) y ácido aspártico (Asp273). El residuo de formilglicina (FGly70) primero se hidrata para formar un diol geminal cuyo grupo hidroxilo posteriormente se coordina con un ion Calcio (II) en el sitio activo. Un residuo de ácido aspártico vecino (Asp273) actúa entonces como base para desprotonar el grupo hidroxilo coordinado en el diol geminal, que actúa como nucleófilo del grupo sulfato en el sustrato y conduce a la escisión del enlace nitrógeno-azufre del sustrato. Se propone que un residuo de histidina proximal (His181) done un protón como reemplazo del grupo sulfato que estaba involucrado en el enlace nitrógeno-azufre. En este punto, la formilglicina (FGly70) tiene el grupo sulfato unido adyacente a un grupo hidroxilo, que se cree que está desprotonado por un segundo grupo histidina (His125) de modo que el átomo de oxígeno cargado negativamente puede participar en la eliminación del grupo sulfato del residuo. Este paso final libera la enzima del grupo sulfato. [2]
Sin embargo, este mecanismo aún se está estudiando para la N-sulfoglucosamina sulfohidrolasa, lo que significa que otros mecanismos aún son plausibles para la reacción. [2] Por ejemplo, una segunda propuesta de mecanismo involucra la forma aldehído del residuo de formilglicina (FGly70) que sirve como electrófilo al ser atacado por uno de los átomos de oxígeno en el grupo sulfato para transferir el sulfato del sustrato a la enzima. [4] Por lo tanto, el orden de ataque para el paso de transferencia de sulfato en este mecanismo propuesto se invierte al del mecanismo propuesto anteriormente.
En general, los mecanismos propuestos de la N-sulfoglucosamina sulfohidrolasa implican la escisión del enlace nitrógeno-azufre del sustrato (transfiriendo el grupo sulfato del sustrato a la enzima) y liberando la enzima de su enlace al grupo sulfato transferido. [4] [2]
Como se señaló anteriormente, la N-sulfoglucosamina sulfohidrolasa desempeña un papel crucial en la degradación de los glicosaminoglicanos (GAG) , incluidos la heparina y el sulfato de heparán . [5] [1] Dado que estos GAG, en particular los sulfatos de haparán, son parte integral de varios procesos bioquímicos, como las vías de señalización , cualquier interrupción en la actividad de la N-sulfoglucosamina sulfohidrolasa podría provocar enfermedades graves como se indica a continuación. [5]
El síndrome de Sanfillipo o mucopolisacaridosis III , MPS III, es una enfermedad de almacenamiento lisosomal resultante de una deficiencia en una de cinco enzimas lisosomales: N-glusoamina sulfohidrolasa (tipo A), aN-acetilglucoaminidasa (tipo B), acetil CoA a-glusoaminida acetiltransferasa (tipo C), aN-acetilglusoamina 6-sulfatasa (tipo D) y N-glusoamina 3-O-sulfatasa (tipo E) causada por una disfunción de uno de los genes que codifican la enzima. [6] [5] [7] Estas enzimas son responsables de la degradación del sulfato de heparina que, en la MPS III, se acumula en los lisosomas y fuera de la célula, como material de almacenamiento primario. [8] En la Mucopolisacaridosis tipo IIIA, donde existen cambios genéticos en el gen SGSH , hay signos iniciales de neurodegeneración, retrasos en el desarrollo y problemas de comportamiento con una amplia variabilidad fenotípica. [9] Esta es la forma más común de Mucopolisacaridosis III con una prevalencia de 1 en cada 100.000 individuos. [10]
