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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. La PQQ estimula el crecimiento de las bacterias. [2]

Historia

Fue descubierto por JG Hauge como el tercer cofactor redox después de la nicotinamida y la flavina en bacterias (aunque planteó la hipótesis de que era la 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 prostético de la metanol deshidrogenasa de metilotrofos e identificaron su estructura molecular. Adachi y colegas descubrieron que PQQ también se encontró en Acetobacter . [6]

Biosíntesis

Un aspecto novedoso de PQQ es su biosíntesis en bacterias a partir de un péptido precursor traducido ribosómicamente, PqqA ( UniProt P27532 ). [7] Un ácido glutámico y una tirosina en PqqA son reticulados por la enzima SAM radical 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 cadena principal del péptido. PqqB ( P07779 ) oxida las posiciones 2 y 3 en el 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 por 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 el supuesto transportador de electrones micofactocina , utilizando una valina y una tirosina del péptido precursor, MftA ( P9WJ81 ). [8]

Papel en las proteínas

Las quinoproteínas generalmente incorporan el cofactor en una estructura única de barril beta de seis hojas [10] . Algunos ejemplos también tienen un grupo prostético 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]

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

Controversia sobre su papel como vitamina

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

Véase también

Referencias

  1. ^ Wen H, He Y, Zhang K, Yang X, Hao D, Jiang Y, He B. Mini-revisión: 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). "Pyrroloquinoline quinone: excreción por metilotrofos y estimulación del crecimiento de microorganismos". BioFactors . 1 (1): 51–3. PMID  2855583.
  3. ^ Hauge JG (1964). "Glucosa deshidrogenasa de la bacteria anitratum: una enzima con un nuevo grupo prostético". 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 las alcohol deshidrogenasas primarias bacterianas". Nature . 280 (5725): 843–4. Bibcode :1979Natur.280..843S. doi :10.1038/280843a0. PMID  471057. S2CID  3094647.
  5. ^ Westerling J, Frank J, Duine JA (1979). "El grupo prostético de la metanol deshidrogenasa de Hyphomicrobium X: evidencia de resonancia de espín electrónico para 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 prostético, PQQ, en deshidrogenasas primarias de bacterias oxidativas unidas a la membrana y unidas a cadenas 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 transportador de electrones ampliamente distribuido y producido por ribosomas, sus proteínas de maduración y sus socios redox nicotinoproteínas". BMC Genomics . 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 derivado de péptidos pirroloquinolina quinona". Current Opinion in Chemical Biology . 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; Ohno, H; Igarashi, K; Nakamura, N (15 de diciembre de 2019). "Estructura cristalina de los dominios catalíticos y del citocromo b en una deshidrogenasa dependiente de pirroloquinolina quinona eucariota". Microbiología aplicada y ambiental . 85 (24). Código Bibliográfico :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". Applied Microbiology and Biotechnology . 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 proteína de unión a la pirroloquinolina quinona (PQQ) de mamíferos". Scientific Reports . 6 : 26723. Bibcode :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?". Nature . 433 (7025): E10, discusión E11–2. Bibcode :2005Natur.433E..10F. doi : 10.1038/nature03322 . PMID  15689995. S2CID  4370935.
  14. ^ Ames, Bruce (15 de octubre de 2018). "Prolongación del 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. Bibcode :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. ^ "Pyrroloquinoline quinone (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 los tejidos".
    • PMID  12712191: "Se informó que la aminoadipato semialdehído deshidrogenasa (AASDH) también podría utilizar PQQ como cofactor, lo que sugiere la posibilidad de que PQQ sea una vitamina en los mamíferos".