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Sulfito oxidasa

La sulfito oxidasa ( EC 1.8.3.1) es una enzima presente en las mitocondrias de todos los eucariotas , con excepción de las levaduras. [ cita requerida ] Oxida el sulfito a sulfato y, a través del citocromo c , transfiere los electrones producidos a la cadena de transporte de electrones , permitiendo la generación de ATP en la fosforilación oxidativa . [5] [6] [7] Este es el último paso en el metabolismo de los compuestos que contienen azufre y el sulfato se excreta.

La sulfito oxidasa es una metaloenzima que utiliza un cofactor de molibdopterina y un grupo hemo (en el caso de los animales). Es uno de los citocromos b 5 y pertenece a la superfamilia enzimática de las oxotransferasas de molibdeno que también incluye la DMSO reductasa , la xantina oxidasa y la nitrito reductasa .

En los mamíferos, los niveles de expresión de sulfito oxidasa son altos en el hígado, los riñones y el corazón, y muy bajos en el bazo, el cerebro, el músculo esquelético y la sangre.

Estructura

Como homodímero , la sulfito oxidasa contiene dos subunidades idénticas con un dominio N-terminal y un dominio C-terminal . Estos dos dominios están conectados por diez aminoácidos que forman un bucle. El dominio N-terminal tiene un cofactor hemo con tres láminas beta antiparalelas adyacentes y cinco hélices alfa . El dominio C-terminal alberga un cofactor molibdopterina que está rodeado por trece láminas beta y tres hélices alfa. El cofactor molibdopterina tiene un centro Mo(VI), que está unido a un azufre de cisteína , un eno-ditiolato de piranopterina y dos oxígenos terminales. Es en este centro de molibdeno donde tiene lugar la oxidación catalítica del sulfito.

El ligando de piranopterina que coordina el centro de molibdeno a través del eneditiolato. El centro de molibdeno tiene una geometría piramidal cuadrada y se distingue de la familia de las xantinas oxidasas por la orientación del grupo oxo hacia abajo en lugar de hacia arriba.

Sitio activo y mecanismo

El sitio activo de la sulfito oxidasa contiene el cofactor molibdopterina y soporta al molibdeno en su estado de oxidación más alto, +6 (Mo VI ). En el estado oxidado de la enzima, el molibdeno está coordinado por un tiolato de cisteína, el grupo ditioleno de la molibdopterina y dos átomos de oxígeno terminales ( oxos ). Al reaccionar con el sulfito, un átomo de oxígeno se transfiere al sulfito para producir sulfato, y el centro de molibdeno se reduce en dos electrones a Mo IV . Luego, el agua desplaza el sulfato y la eliminación de dos protones (H + ) y dos electrones (e − ) devuelve el sitio activo a su estado original. Una característica clave de esta enzima de transferencia de átomos de oxígeno es que el átomo de oxígeno que se transfiere surge del agua, no del dioxígeno (O 2 ).

Los electrones pasan de uno en uno desde el molibdeno al grupo hemo, que reacciona con el citocromo c para reoxidar la enzima. Los electrones de esta reacción entran en la cadena de transporte de electrones (CTE).

Esta reacción es generalmente la reacción limitante de la velocidad. Al reaccionar la enzima con el sulfito, se reduce en 2 electrones. El potencial negativo que se observa con la nueva reducción de la enzima muestra que se favorece el estado oxidado.

Entre las clases de enzimas de Mo, la sulfito oxidasa es la que se oxida con mayor facilidad. Aunque en condiciones de pH bajo la reacción oxidativa se vuelve parcialmente limitante de la velocidad.

Deficiencia

La sulfito oxidasa es necesaria para metabolizar los aminoácidos que contienen azufre, cisteína y metionina, presentes en los alimentos. La falta de sulfito oxidasa funcional provoca una enfermedad conocida como deficiencia de sulfito oxidasa. Esta enfermedad rara pero mortal provoca trastornos neurológicos, retraso mental, deformidades físicas, degradación del cerebro y muerte. Las razones de la falta de sulfito oxidasa funcional incluyen un defecto genético que conduce a la ausencia de un cofactor de molibdopterina y mutaciones puntuales en la enzima. [8] Una mutación G473D altera la dimerización y la catálisis en la sulfito oxidasa humana. [9] [10]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000139531 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000049858 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ D'Errico G, Di Salle A, La Cara F, Rossi M, Cannio R (enero de 2006). "Identificación y caracterización de una nueva sulfito oxidasa bacteriana sin dominio de unión al hemo de Deinococcus radiodurans". J. Bacteriol . 188 (2): 694–701. doi :10.1128/JB.188.2.694-701.2006. PMC 1347283 . PMID  16385059. 
  6. ^ Tan WH, Eichler FS, Hoda S, Lee MS, Baris H, Hanley CA, Grant PE, Krishnamoorthy KS, Shih VE (septiembre de 2005). "Deficiencia aislada de sulfito oxidasa: informe de un caso con una mutación novedosa y revisión de la literatura". Pediatría . 116 (3): 757–66. doi :10.1542/peds.2004-1897. PMID  16140720. S2CID  6506338.
  7. ^ Cohen HJ, Betcher-Lange S, Kessler DL, Rajagopalan KV (diciembre de 1972). "Sulfito oxidasa hepática. Congruencia en mitocondrias de grupos prostéticos y actividad". J. Biol. Chem . 247 (23): 7759–66. doi : 10.1016/S0021-9258(19)44588-2 . PMID  4344230.
  8. ^ Karakas E, Kisker C (noviembre de 2005). "Análisis estructural de mutaciones sin sentido que causan deficiencia aislada de sulfito oxidasa". Dalton Transactions (21): 3459–63. doi :10.1039/b505789m. PMID  16234925.
  9. ^ Wilson HL, Wilkinson SR, Rajagopalan KV (febrero de 2006). "La mutación G473D altera la dimerización y la catálisis en la sulfito oxidasa humana". Bioquímica . 45 (7): 2149–60. doi :10.1021/bi051609l. PMID  16475804.
  10. ^ Feng C, Tollin G, Enemark JH (mayo de 2007). "Enzimas oxidantes de sulfito". Biochim. Biophys. Acta . 1774 (5): 527–39. doi :10.1016/j.bbapap.2007.03.006. PMC 1993547. PMID 17459792  . 

Lectura adicional

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