La enzima urato oxidasa ( UO ), uricasa o urato hidroxilasa independiente del factor , ausente en humanos, cataliza la oxidación del ácido úrico a 5-hidroxiisourato : [4]
La urato oxidasa se localiza principalmente en el hígado, donde forma un gran núcleo paracristalino denso en electrones en muchos peroxisomas . [5] La enzima existe como un tetrámero de subunidades idénticas, cada una de las cuales contiene un posible sitio de unión al cobre tipo 2. [6]
La urato oxidasa es una enzima homotetramérica que contiene cuatro sitios activos idénticos situados en las interfases entre sus cuatro subunidades. La UO de A. flavus está formada por 301 residuos y tiene un peso molecular de 33438 daltons . Es única entre las oxidasas en el sentido de que no requiere un átomo de metal o un cofactor orgánico para la catálisis . El análisis de secuencias de varios organismos ha determinado que hay 24 aminoácidos que se conservan y, de ellos, 15 están relacionados con el sitio activo.
La urato oxidasa es la primera enzima de una vía de tres enzimas para convertir el ácido úrico en S-(+)-alantoína. Después de que el ácido úrico se convierte en 5-hidroxiisourato por la urato oxidasa, el 5-hidroxiisourato (HIU) se convierte en 2-oxo-4-hidroxi-4-carboxi-5-ureidoimidazolina (OHCU) por la HIU hidrolasa , y luego en S-(+)-alantoína por la 2-oxo-4-hidroxi-4-carboxi-5-ureidoimidazolina descarboxilasa (OHCU descarboxilasa). Sin la HIU hidrolasa y la OHCU descarboxilasa, la HIU se descompondrá espontáneamente en alantoína racémica . [7]
El sitio activo se une al ácido úrico (y sus análogos), lo que le permite interactuar con el O 2 . [8] Según la cristalografía de rayos X , es la base conjugada del ácido úrico la que se une y luego se desprotona a un dianión. El dianión se estabiliza mediante una extensa unión de hidrógeno, por ejemplo, con Arg 176 y Gln 228 . [9] El oxígeno acepta dos electrones del dianión urato, a través de una secuencia de transferencias de un electrón, lo que finalmente produce peróxido de hidrógeno y el sustrato deshidrogenado. El deshidrourato agrega agua (hidratos) para producir 5-hidroxiisourato. [10]
Se sabe que la urato oxidasa es inhibida tanto por iones de cianuro como de cloruro . La inhibición implica interacciones anión-π entre el inhibidor y el sustrato de ácido úrico. [11]
La urato oxidasa se encuentra en casi todos los organismos, desde las bacterias hasta los mamíferos , pero es inactiva en los humanos y todos los simios (grandes y menores), habiéndose perdido en los ancestros homínidos durante la evolución de los primates . [6] Esto significa que, en lugar de producir alantoína como producto final de la oxidación de purinas , la vía termina con ácido úrico. Esto hace que los humanos tengan niveles mucho más altos y altamente variables de urato en la sangre que la mayoría de los demás mamíferos. [12]
Genéticamente, la pérdida de la función de la urato oxidasa en humanos fue causada por dos mutaciones sin sentido en los codones 33 y 187 y un sitio de empalme aberrante. [13]
Se ha propuesto que la pérdida de la expresión del gen de la urato oxidasa ha sido ventajosa para los homínidos , ya que el ácido úrico es un poderoso antioxidante y eliminador de oxígeno singlete y radicales . Su presencia proporciona al cuerpo protección contra el daño oxidativo , prolongando así la vida y disminuyendo las tasas de cáncer específicas de la edad. [14]
Sin embargo, el ácido úrico desempeña un papel fisiológico complejo en varios procesos, incluida la inflamación y la señalización de peligro, [15] y las dietas modernas ricas en purinas pueden provocar hiperuricemia , que está relacionada con muchas enfermedades, incluido un mayor riesgo de desarrollar gota . [12]
La urato oxidasa se formula como un fármaco proteico ( rasburicasa ) para el tratamiento de la hiperuricemia aguda en pacientes que reciben quimioterapia . En 2010, la FDA aprobó una forma pegilada de la urato oxidasa, la pegloticasa , para el tratamiento de la gota crónica en pacientes adultos refractarios a la "terapia convencional". [16]
Los niños con linfoma no Hodgkin (LNH), específicamente con linfoma de Burkitt y leucemia linfoblástica aguda de células B (LLA-B), a menudo experimentan síndrome de lisis tumoral (SLT), que ocurre cuando la descomposición de las células tumorales por quimioterapia libera ácido úrico y causa la formación de cristales de ácido úrico en los túbulos renales y conductos colectores . Esto puede provocar insuficiencia renal e incluso la muerte. Los estudios sugieren que los pacientes con alto riesgo de desarrollar SLT pueden beneficiarse de la administración de urato oxidasa. [17] Sin embargo, los humanos carecen de la enzima posterior hidroxilasa de urato úrico en la vía para degradar el ácido úrico a alantoína, por lo que la terapia con urato oxidasa a largo plazo podría tener efectos dañinos debido a los efectos tóxicos de la hidroxilasa de urato. [18]
También se ha asociado un nivel elevado de ácido úrico con la epilepsia . Sin embargo, en modelos de ratones se ha descubierto que la alteración de la urato oxidasa en realidad disminuye la excitabilidad cerebral y la susceptibilidad a las convulsiones. [19]
La enfermedad de injerto contra huésped (EICH) es a menudo un efecto secundario del trasplante alogénico de células madre hematopoyéticas (TCMH), provocado por la destrucción del tejido del huésped por parte de las células T del donante . Se ha demostrado que el ácido úrico aumenta la respuesta de las células T, por lo que los ensayos clínicos han demostrado que se puede administrar urato oxidasa para disminuir los niveles de ácido úrico en el paciente y, posteriormente, disminuir la probabilidad de EICH. [20]
La UO también es una enzima esencial en la vía de los ureidos, donde se produce la fijación de nitrógeno en los nódulos de las raíces de las legumbres . El nitrógeno fijado se convierte en metabolitos que se transportan desde las raíces a toda la planta para proporcionar el nitrógeno necesario para la biosíntesis de aminoácidos .
En las legumbres se encuentran dos formas de uricasa: en las raíces, la forma tetramérica; y, en las células no infectadas de los nódulos de las raíces, una forma monomérica, que juega un papel importante en la fijación de nitrógeno. [21]
La urato oxidasa es un ejemplo notable de la existencia de enzimas isofuncionales no homólogas , proteínas con origen evolutivo independiente que catalizan la misma reacción química .
Además de la urato oxidasa sin cofactores (UOX), que se encuentra en los tres dominios de la vida, se conocen otras proteínas bacterianas que catalizan la misma reacción sin estar relacionadas evolutivamente con la UOX. Se trata de dos oxidasas diferentes (denominadas HpxO y HpyO) que utilizan FAD y NAD+ como cofactores , y una proteína de membrana integral (denominada PuuD) que además contiene un dominio proteico del citocromo c . [22]
