Protoporfirinógeno oxidasa

La protoporfirinógeno oxidasa o protox es una enzima que en los humanos está codificada por el gen PPOX . ^{[5] [6] [7]}

La protoporfirinógeno oxidasa es responsable del séptimo paso en la biosíntesis de la protoporfirina IX . Esta porfirina es el precursor de la hemoglobina , el transportador de oxígeno en los animales, y de la clorofila , el tinte en las plantas. La enzima cataliza la deshidrogenación (eliminación de átomos de hidrógeno ) del protoporfirinógeno IX (el producto del sexto paso en la producción del hemo) para formar protoporfirina IX. Una enzima adicional debe modificar la protoporfirina IX antes de que se convierta en hemo. La inhibición de esta enzima es una estrategia utilizada en ciertos herbicidas .

Gene

El gen PPOX está ubicado en el brazo largo (q) del cromosoma 1 en la posición 22, desde el par de bases 157.949.266 hasta el par de bases 157.954.082.

Función

Este gen codifica la penúltima enzima de la biosíntesis del hemo, que cataliza la oxidación de 6 electrones del protoporfirinógeno IX para formar protoporfirina IX . Esta proteína es una flavoproteína asociada con la superficie externa de la membrana mitocondrial interna . ^[7]

Vía biosintética del hemo

Los siguientes genes codifican enzimas que catalizan los distintos pasos de la vía biosintética del hemo :

• ALAD : aminolevulinato, delta, deshidratasa
• ALAS1 : aminolevulinato, delta-, sintasa 1
• ALAS2 : aminolevulinato, delta-, sintetasa 2 (anemia sideroblástica/hipocrómica)
• CPOX : coproporfirinógeno oxidasa
• FECH : ferroquelatasa (protoporfiria)
• HMBS : hidroximetilbilano sintasa
• PPOX : protoporfirinógeno oxidasa
• UROD : uroporfirinógeno descarboxilasa
• UROS : uroporfirinógeno III sintetasa (porfiria eritropoyética congénita)

Importancia clínica

La porfiria variegata es causada por mutaciones en el gen PPOX. Se han identificado más de 100 mutaciones que pueden causar porfiria variegata en el gen PPOX. Una mutación, una sustitución del aminoácido triptófano por arginina en la posición 59 (también escrito como Arg59Trp o R59W), se encuentra en aproximadamente el 95 por ciento de las familias sudafricanas con porfiria variegata. Las mutaciones en el gen PPOX reducen la actividad de la enzima producida por el gen, lo que permite que los subproductos de la producción de hemo se acumulen en el cuerpo. Esta acumulación, en combinación con factores no genéticos (como ciertos medicamentos, alcohol y dietas), causa este tipo de porfiria.

Inhibidores como herbicidas

La inhibición de la protoporfirinógeno oxidasa es un mecanismo de acción de varios herbicidas comerciales, incluidos los éteres de nitrofenilo acifluorfen y fomesafen y las pirimidinedionas butafenacil y saflufenacil . Los síntomas visibles del tratamiento son clorosis y desecación . El daño es causado por una acumulación de protoporfirina IX en las células de la planta al inhibir la protox dentro de la vía de biosíntesis del tetrapirrol. ^[8] Este es un potente fotosensibilizador que activa el oxígeno, lo que conduce a la peroxidación lipídica . Tanto la luz como el oxígeno son necesarios para que este proceso mate a la planta. ^{[9] [10] [11]}

Véase también

• Porfirina

Referencias

1. GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000143224 – Ensembl , mayo de 2017
2. GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000062729 – Ensembl , mayo de 2017
3. "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
4. "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
5. Taketani S, Inazawa J, Abe T, Furukawa T, Kohno H, Tokunaga R, et al. (octubre de 1995). "El gen de la protoporfirinógeno oxidasa humana (PPOX): organización y ubicación en el cromosoma 1". Genomics . 29 (3): 698–703. doi :10.1006/geno.1995.9949. PMID  8575762.
6. Frank J, McGrath JA, Poh-Fitzpatrick MB, Hawk JL, Christiano AM (julio de 1999). "Las mutaciones en el codón de iniciación de la traducción del gen de la protoporfirinógeno oxidasa son la base de la porfiria variegata". Clinical and Experimental Dermatology . 24 (4): 296–301. doi :10.1046/j.1365-2230.1999.00484.x. PMID  10457135. S2CID  40509390.
7. "Gen Entrez: PPOX protoporfirinógeno oxidasa".
8. Brzezowski P, Ksas B, Havaux M, Grimm B, Chazaux M, Peltier G, et al. (3 de mayo de 2019). "La función de la OXIDASA DE PROTOPORFIRINÓGENO IX en la biosíntesis de clorofila requiere plastoquinona oxidada en Chlamydomonas reinhardtii". Communications Biology . 2 (1): 159. doi :10.1038/s42003-019-0395-5. PMC 6499784 . PMID  31069268. 
9. Dayan FE, Reddy KN, Duke SO (1999). "Relaciones estructura-actividad de los éteres de difenilo y otros inhibidores de la protoporfirinógeno oxidasa con puentes de oxígeno". Herbicidas peroxidantes . págs. 141–161. doi :10.1007/978-3-642-58633-0_5. ISBN 978-3-642-63674-5.
10. Nagano E (1999). "Eficacia herbicida de los inhibidores de la protoporfirinógeno oxidasa". Herbicidas peroxidantes . págs. 293–302. doi :10.1007/978-3-642-58633-0_11. ISBN . 978-3-642-63674-5.
11. Dayan FE, Duke SO (2010). "Herbicidas inhibidores de la protoporfirinógeno oxidasa". Manual de toxicología de pesticidas de Hayes . págs. 1733-1751. doi :10.1016/B978-0-12-374367-1.00081-1. ISBN . 9780123743671.

Lectura adicional

• Elder GH (1998). "Defectos genéticos en las porfirias: tipos y significado". Clinics in Dermatology . 16 (2): 225–33. doi :10.1016/S0738-081X(97)00202-2. PMID  9554235.
• Maneli MH, Corrigall AV, Klump HH, Davids LM, Kirsch RE, Meissner PN (agosto de 2003). "Caracterización cinética y física de las oxidasas de protoporfirinógeno humanas recombinantes de tipo salvaje y mutantes". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteínas y proteómica . 1650 (1–2): 10–21. doi :10.1016/s1570-9639(03)00186-9. PMID  12922165.
• Morgan RR, Errington R, Elder GH (enero de 2004). "Identificación de secuencias necesarias para la importación de la protoporfirinógeno oxidasa humana a las mitocondrias". The Biochemical Journal . 377 (Pt 2): 281–7. doi :10.1042/BJ20030978. PMC  1223874 . PMID  14535846.
• Sassa S, Kappas A (febrero de 2000). "Aspectos moleculares de las porfirias hereditarias". Journal of Internal Medicine . 247 (2): 169–78. doi : 10.1046/j.1365-2796.2000.00618.x . PMID  10692079. S2CID  36820694.
• Nishimura K, Taketani S, Inokuchi H (abril de 1995). "Clonación de un ADNc humano para la protoporfirinógeno oxidasa mediante complementación in vivo de un mutante hemG de Escherichia coli". The Journal of Biological Chemistry . 270 (14): 8076–80. doi : 10.1074/jbc.270.14.8076 . PMID  7713909.
• Dailey TA, Meissner P, Dailey HA (enero de 1994). "Expresión de una protoporfirinógeno oxidasa clonada". The Journal of Biological Chemistry . 269 (2): 813–5. doi : 10.1016/S0021-9258(17)42182-X . PMID  8288631.
• Dailey TA, Dailey HA, Meissner P, Prasad AR (diciembre de 1995). "Clonación, secuenciación y expresión de la protoporfirinógeno oxidasa de ratón". Archivos de bioquímica y biofísica . 324 (2): 379–84. doi :10.1006/abbi.1995.0051. PMID  8554330.
• Meissner PN, Dailey TA, Hift RJ, Ziman M, Corrigall AV, Roberts AG, et al. (mayo de 1996). "Una mutación R59W en la protoporfirinógeno oxidasa humana produce una disminución de la actividad enzimática y es frecuente en sudafricanos con porfiria variegata". Nature Genetics . 13 (1): 95–7. doi :10.1038/ng0596-95. PMID  8673113. S2CID  11911664.
• Dailey TA, Dailey HA (enero de 1996). "Protoporfirinógeno oxidasa humana: expresión, purificación y caracterización de la enzima clonada". Protein Science . 5 (1): 98–105. doi :10.1002/pro.5560050112. PMC  2143237 . PMID  8771201.
• Puy H, Robréau AM, Rosipal R, Nordmann Y, Deybach JC (septiembre de 1996). "Protoporfirinógeno oxidasa: secuencia genómica completa y polimorfismos en el gen humano". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 226 (1): 226–30. doi :10.1006/bbrc.1996.1337. PMID  8806618.
• Deybach JC, Puy H, Robréau AM, Lamoril J, Da Silva V, Grandchamp B, Nordmann Y (marzo de 1996). "Mutaciones en el gen de la protoporfirinógeno oxidasa en pacientes con porfiria variegata". Human Molecular Genetics . 5 (3): 407–10. doi : 10.1093/hmg/5.3.407 . PMID  8852667.
• Lam H, Dragan L, Tsou HC, Merk H, Peacocke M, Goerz G, et al. (enero de 1997). "Base molecular de la porfiria variegata: una mutación de inserción de novo en el gen de la protoporfirinógeno oxidasa". Human Genetics . 99 (1): 126–9. doi :10.1007/s004390050325. PMID  9003509. S2CID  32134586.
• Dailey HA, Dailey TA (febrero de 1997). "Características de la protoporfirinógeno oxidasa humana en controles y porfirias variegadas". Biología celular y molecular . 43 (1): 67–73. PMID  9074790.
• Frank J, Poh-Fitzpatrick MB, King LE, Christiano AM (agosto de 1998). "La base genética de la porfiria variegata de la "Dieta Gourmet Scarsdale": una mutación sin sentido en el gen de la protoporfirinógeno oxidasa". Archivos de investigación dermatológica . 290 (8): 441–5. doi :10.1007/s004030050333. PMID  9763307. S2CID  32988570.
• Roberts AG, Puy H, Dailey TA, Morgan RR, Whatley SD, Dailey HA, et al. (noviembre de 1998). "Caracterización molecular de la porfiria variegada homocigótica". Human Molecular Genetics . 7 (12): 1921–5. doi : 10.1093/hmg/7.12.1921 . PMID  9811936.
• Whatley SD, Puy H, Morgan RR, Robreau AM, Roberts AG, Nordmann Y, et al. (octubre de 1999). "Porfiria variegata en Europa occidental: identificación de mutaciones del gen PPOX en 104 familias, grado de heterogeneidad alélica y ausencia de correlación entre el fenotipo y el tipo de mutación". American Journal of Human Genetics . 65 (4): 984–94. doi :10.1086/302586. PMC  1288269 . PMID  10486317.
• Suzuki Y, Ishihara D, Sasaki M, Nakagawa H, Hata H, Tsunoda T, et al. (marzo de 2000). "Análisis estadístico de la región 5' no traducida del ARNm humano utilizando bibliotecas de ADNc "Oligo-Capped"". Genomics . 64 (3): 286–97. doi :10.1006/geno.2000.6076. PMID  10756096.
• Corrigall AV, Hift RJ, Davids LM, Hancock V, Meissner D, Kirsch RE, Meissner PN (abril de 2000). "Porfiria variegada homocigótica en Sudáfrica: análisis genotípico en dos casos". Genética molecular y metabolismo . 69 (4): 323–30. doi :10.1006/mgme.2000.2975. PMID  10870850.
• Kauppinen R, Timonen K, von und zu Fraunberg M, Laitinen E, Ahola H, Tenhunen R, et al. (Abril de 2001). "Porfiria variegada homocigótica: seguimiento a 20 años y caracterización del defecto molecular". La Revista de Dermatología de Investigación . 116 (4): 610–3. doi : 10.1046/j.1523-1747.2001.01293.x . PMID  11286631.
• Palmer RA, Elder GH, Barrett DF, Keohane SG (abril de 2001). "Porfiria variegata homocigótica: un heterocigoto compuesto con nuevas mutaciones en el gen de la protoporfirinógeno oxidasa". The British Journal of Dermatology . 144 (4): 866–9. doi :10.1046/j.1365-2133.2001.04147.x. PMID  11298551. S2CID  41419729.
• Corrigall AV, Hift RJ, Davids LM, Hancock V, Meissner D, Kirsch RE, Meissner PN (mayo de 2001). "Identificación de la primera mutación de porfiria variegada en un sudafricano negro indígena y más evidencia de heterogeneidad en la porfiria variegada". Genética molecular y metabolismo . 73 (1): 91–6. doi :10.1006/mgme.2001.3163. PMID  11350188.
• Donnelly JG, Detombe S, Hindmarsh JT (2002). "Polimorfismo conformacional monocatenario y electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante en la detección de porfiria variegata: identificación de dos nuevas mutaciones". Anales de ciencia clínica y de laboratorio . 32 (2): 107–13. PMID  12017191.

Enlaces externos

• PDBe-KB proporciona una descripción general de toda la información de estructura disponible en el PDB para la protoporfirinógeno oxidasa humana