La adenina fosforribosiltransferasa ( APRTasa ) es una enzima codificada por el gen APRT , que se encuentra en los humanos en el cromosoma 16. [5] Es parte de la familia de las PRTasas tipo I y está involucrada en la vía de recuperación de nucleótidos , que proporciona una alternativa a la biosíntesis de nucleótidos de novo en humanos y la mayoría de los demás animales. [6] En protozoos parásitos como la giardia , la APRTasa proporciona el único mecanismo por el cual se puede producir AMP. [7] La deficiencia de APRTasa contribuye a la formación de cálculos renales ( urolitiasis ) y a una posible insuficiencia renal . [8]
El gen APRT está constituido por 5 exones (en azul). Los codones de inicio (ATG) y de parada (TGA) están indicados (en azul negrita). Los dinucleótidos CpG están resaltados en rojo. Son más abundantes en la región ascendente del gen donde forman una isla CpG .
Adenina + Pirofosfato de fosforribosil ( PRPP ) → Adenilato ( AMP ) + Pirofosfato ( PPi )
La ARPTasa cataliza una transferencia de fosforribosilo de PRPP a adenina, formando AMP y liberando pirofosfato (PPi).
En los organismos que pueden sintetizar purinas de novo, la vía de recuperación de nucleótidos proporciona una alternativa que es energéticamente más eficiente. Puede recuperar adenina de la vía biosintética de poliaminas o de fuentes dietéticas de purinas. [6] Aunque la APRTasa es funcionalmente redundante en estos organismos, se vuelve más importante durante períodos de crecimiento rápido, como la embriogénesis y el crecimiento tumoral. [9] Se expresa constitutivamente en todos los tejidos de los mamíferos. [10]
En los parásitos protozoarios , la vía de recuperación de nucleótidos proporciona el único medio para la síntesis de nucleótidos. Dado que las consecuencias de la deficiencia de APRTasa en humanos son comparativamente leves y tratables, es posible tratar ciertas infecciones parasitarias apuntando a la función de APRTasa. [11]
Sitio catalítico de la APRTasa con reactivos adenina y PRPP resuelto. Se cree que la capucha es importante para la especificidad de la purina, mientras que se piensa que el asa flexible contiene las moléculas dentro del sitio activo.
La especificidad de la enzima por la adenina involucra los residuos hidrofóbicos Ala131 y Leu159 en el dominio central. En los humanos, dos residuos en el dominio de la capucha se unen por enlace de hidrógeno con la purina para una mayor especificidad: Val25 con los hidrógenos en N6 y Arg27 con N1. Aunque el bucle flexible no interactúa con la capucha durante el reconocimiento de la purina, se cree que cierra el sitio activo y secuestra la reacción de los solventes . [10]
La mayoría de las investigaciones sobre la APRTasa indican que el Mg 2+ es esencial para la transferencia de fosforribosilo, y esto se conserva en todas las PRTasas de tipo I. [12] Sin embargo, un esfuerzo reciente para resolver la estructura de la APRTasa humana no pudo localizar un solo sitio para el Mg 2+ , pero sí encontró evidencia que sugería un átomo de Cl − cerca de Trp98. A pesar de la dificultad de ubicar el Mg 2+ , se acepta generalmente que el mecanismo catalítico depende de este ion. [6]
Mecanismo
La APRTasa procede a través de un mecanismo secuencial bi-bi ordenado, que implica la formación de un complejo ternario. La enzima primero se une a PRPP , seguido de adenina . Después de que ocurre la transferencia de fosforribosilo, el pirofosfato sale primero, seguido por AMP . Los estudios cinéticos indican que la transferencia de fosforribosilo es relativamente rápida, mientras que la liberación del producto (particularmente la liberación de AMP) es limitante de la velocidad . [9]
En la APRTasa humana, se cree que el protón N9 de la adenina es abstraído por Glu104 para formar un estado de transición de oxacarbenio . Este funciona como el nucleófilo para atacar el carbono anomérico del PRPP, formando AMP y desplazando el pirofosfato del PRPP. El mecanismo de la APRTasa es generalmente consistente con el de otras PRTasas, que conservan la función de desplazar el α-1-pirofosfato del PRPP utilizando un nucleófilo nitrogenado , ya sea en un ataque S N 1 o S N 2. [6]
La deficiencia de ARPTasa se diagnosticó por primera vez en el Reino Unido en 1976. Desde entonces, se han definido dos categorías de deficiencia de APRTasa en humanos. [14]
La deficiencia de tipo I da como resultado una pérdida completa de la actividad de APRTasa y puede ocurrir en pacientes que son homocigotos o heterocigotos compuestos para varias mutaciones . [15] La secuenciación ha revelado muchas mutaciones diferentes que pueden explicar el tipo 1, incluidas las mutaciones sin sentido , las mutaciones sin sentido , un conjunto duplicado de 4 pares de bases en el exón 3, [16] y una única inserción de timina en el intrón 4. [17] Estas mutaciones causan efectos que se agrupan en tres áreas principales: en la unión del β-fosfato de PRPP, en la unión del 5'-fosfato de PRPP y en el segmento del bucle flexible que se cierra sobre el sitio activo durante la catálisis. [10]
La deficiencia de tipo I se ha observado en varios grupos étnicos, pero se ha estudiado predominantemente entre las poblaciones blancas . [17]
La deficiencia de tipo II hace que la APRTasa tenga una afinidad reducida por el PRPP, lo que resulta en un aumento de diez veces en el valor de K M. [6] Se ha observado y estudiado principalmente en Japón . [17]
El diagnóstico de deficiencia de APRTasa se puede realizar mediante el análisis de cálculos renales , la medición de las concentraciones de DHA en orina o el análisis de la actividad de APRTasa en eritrocitos . Es tratable con dosis regulares de alopurinol o febuxostat , que inhiben la actividad de la xantina deshidrogenasa para prevenir la acumulación y precipitación de DHA. [18] La afección también se puede atenuar con una dieta baja en purinas y una ingesta elevada de líquidos. [14]
Referencias
^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000198931 – Ensembl , mayo de 2017
^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000006589 – Ensembl , mayo de 2017
^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
^ Valaperta R, Rizzo V, Lombardi F, Verdelli C, Piccoli M, Ghiroldi A, Creo P, Colombo A, Valisi M, Margiotta E, Panella R, Costa E (1 de julio de 2014). "Deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa (APRT): identificación de una nueva mutación sin sentido". Nefrología BMC . 15 : 102. doi : 10.1186/1471-2369-15-102 . PMC 4094445 . PMID 24986359.
^ abcde Silva CH, Silva M, Iulek J, Thiemann OH (junio de 2008). "Los complejos estructurales de la adenina fosforribosiltransferasa humana revelan nuevas características del mecanismo catalítico de la APRT". Journal of Biomolecular Structure & Dynamics . 25 (6): 589–97. doi :10.1080/07391102.2008.10507205. PMID 18399692. S2CID 40788077.
^ Sarver AE, Wang CC (octubre de 2002). "La adenina fosforribosiltransferasa de Giardia lamblia tiene un mecanismo de reacción único y propiedades de unión al sustrato inusuales". The Journal of Biological Chemistry . 277 (42): 39973–80. doi : 10.1074/jbc.M205595200 . PMID 12171924.
^ ab Shi W, Tanaka KS, Crother TR, Taylor MW, Almo SC, Schramm VL (septiembre de 2001). "Análisis estructural de la adenina fosforribosiltransferasa de Saccharomyces cerevisiae". Bioquímica . 40 (36): 10800–9. doi :10.1021/bi010465h. PMID 11535055.
^ ab Bashor C, Denu JM, Brennan RG, Ullman B (marzo de 2002). "Mecanismo cinético de la adenina fosforribosiltransferasa de Leishmania donovani". Bioquímica . 41 (12): 4020–31. doi :10.1021/bi0158730. PMID 11900545.
^ abcd Silva M, Silva CH, Iulek J, Thiemann OH (junio de 2004). "Estructura tridimensional de la adenina fosforribosiltransferasa humana y su relación con la urolitiasis por DHA". Bioquímica . 43 (24): 7663–71. doi :10.1021/bi0360758. PMID 15196008.
^ Shi W, Sarver AE, Wang CC, Tanaka KS, Almo SC, Schramm VL (octubre de 2002). "Los complejos de sitio cerrado de la adenina fosforribosiltransferasa de Giardia lamblia revelan un mecanismo de migración de ribosilo". The Journal of Biological Chemistry . 277 (42): 39981–8. doi : 10.1074/jbc.M205596200 . PMID 12171925.
^ ab Allen M, Qin W, Moreau F, Moffatt B (mayo de 2002). "Isoformas de la adenina fosforribosiltransferasa de Arabidopsis y sus posibles contribuciones al metabolismo de la adenina y las citoquininas". Physiologia Plantarum . 115 (1): 56–68. doi :10.1034/j.1399-3054.2002.1150106.x. PMID 12010467.
^ Liu Q, Hirono S, Moriguchi I (agosto de 1990). "Relaciones cuantitativas estructura-actividad para inhibidores de calmodulina". Chemical & Pharmaceutical Bulletin . 38 (8): 2184–9. doi : 10.1248/cpb.38.2184 . PMID 2279281.
^ ab Cassidy MJ, McCulloch T, Fairbanks LD, Simmonds HA (marzo de 2004). "Diagnóstico de la deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa como causa subyacente de insuficiencia renal en un receptor de trasplante renal". Nefrología, diálisis, trasplante . 19 (3): 736–8. doi : 10.1093/ndt/gfg562 . PMID 14767036.
^ Bollée G, Harambat J, Bensman A, Knebelmann B, Daudon M, Ceballos-Picot I (septiembre de 2012). "Deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa". Revista clínica de la Sociedad Americana de Nefrología . 7 (9): 1521–7. doi : 10.2215/CJN.02320312 . PMID 22700886.
^ Kamatani N, Hakoda M, Otsuka S, Yoshikawa H, Kashiwazaki S (julio de 1992). "Solo tres mutaciones explican casi todos los alelos defectuosos que causan deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa en pacientes japoneses". The Journal of Clinical Investigation . 90 (1): 130–5. doi :10.1172/JCI115825. PMC 443071 . PMID 1353080.
^ abc Bollée G, Dollinger C, Boutaud L, Guillemot D, Bensman A, Harambat J, Deteix P, Daudon M, Knebelmann B, Ceballos-Picot I (abril de 2010). "Caracterización del fenotipo y el genotipo de la deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa". Revista de la Sociedad Americana de Nefrología . 21 (4): 679–88. doi :10.1681/ASN.2009080808. PMC 2844298 . PMID 20150536.
^ Edvardsson VO, Palsson R, Sahota A (1993). Pagon RA, Adam MP, Ardinger HH, Wallace SE, Amemiya A, Bean LJ, Bird TD, Fong CT, Mefford HC, Smith RJ, Stephens K (eds.). "Deficiencia de adenina fosforibosiltransferasa". Fuente: GeneReviews . PMID 22934314.
Lectura adicional
Tischfield JA, Engle SJ, Gupta PK, Bye S, Boyadjiev S, Shao C, O'Neill P, Albertini RJ, Stambrook PJ, Sahota AS (1995). "Mutación somática y de línea germinal en el locus APRT de ratones y humanos". Metabolismo de purinas y pirimidinas en humanos VIII . Avances en medicina y biología experimental. Vol. 370. págs. 661–4. doi :10.1007/978-1-4615-2584-4_137. ISBN .978-1-4613-6105-3. PMID 7660991.
Takeuchi H, Kaneko Y, Fujita J, Yoshida O (abril de 1993). "Un caso de un heterocigoto compuesto para la deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa (APRT*J/APRT*Q0) que conduce a litiasis urinaria de 2,8-dihidroxiadenina: revisión de los casos notificados con cálculos de 2,8-dihidroxiadenina en Japón". The Journal of Urology . 149 (4): 824–6. doi :10.1016/s0022-5347(17)36222-5. PMID 8455250.
Ludwig H, Kuzmits R, Pietschmann H, Müller MM (noviembre de 1979). "Enzimas del sistema de interconversión de purina en la leucemia linfática crónica: disminución de la actividad de la fosforilasa de nucleósido de purina y de la adenosina desaminasa". Blut . 39 (5): 309–15. doi :10.1007/BF01014193. PMID 116697. S2CID 6283377.
Johnson LA, Gordon RB, Emmerson BT (abril de 1977). "Adenina fosforribosiltransferasa: un ensayo espectrofotométrico simple y la incidencia de mutación en la población normal". Genética bioquímica . 15 (3–4): 265–72. doi :10.1007/BF00484458. PMID 869896. S2CID 41264715.
Kamatani N, Hakoda M, Otsuka S, Yoshikawa H, Kashiwazaki S (julio de 1992). "Solo tres mutaciones explican casi todos los alelos defectuosos que causan deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa en pacientes japoneses". The Journal of Clinical Investigation . 90 (1): 130–5. doi :10.1172/JCI115825. PMC 443071 . PMID 1353080.
Chen J, Sahota A, Laxdal T, Scrine M, Bowman S, Cui C, Stambrook PJ, Tischfield JA (diciembre de 1991). "Identificación de una única mutación sin sentido en el gen de la adenina fosforribosiltransferasa (APRT) de cinco pacientes islandeses y un paciente británico". American Journal of Human Genetics . 49 (6): 1306–11. PMC 1686459 . PMID 1746557.
Mimori A, Hidaka Y, Wu VC, Tarlé SA, Kamatani N, Kelley WN, Pallela TD (enero de 1991). "Un alelo mutante común a la deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa tipo I en sujetos japoneses". American Journal of Human Genetics . 48 (1): 103–7. PMC 1682758 . PMID 1985452.
Chen J, Sahota A, Stambrook PJ, Tischfield JA (julio de 1991). "Amplificación por reacción en cadena de la polimerasa y análisis de secuencias de genes mutantes humanos de la adenina fosforribosiltransferasa: la naturaleza y frecuencia de los errores causados por la ADN polimerasa Taq". Mutation Research . 249 (1): 169–76. doi :10.1016/0027-5107(91)90143-C. PMID 2067530.
Gathof BS, Sahota A, Gresser U, Chen J, Stambrook PJ, Tischfield JA, Zöllner N (diciembre de 1990). "Identificación de una mutación de empalme en el locus de adenina fosforribosiltransferasa en una familia alemana". Klinische Wochenschrift . 69 (24): 1152–5. doi :10.1007/BF01815434. PMID 2135300. S2CID 11791868.
Kamatani N, Kuroshima S, Hakoda M, Palella TD, Hidaka Y (octubre de 1990). "Los entrecruzamientos dentro de una secuencia corta de ADN indican una larga historia evolutiva de la mutación APRT*J" (PDF) . Human Genetics . 85 (6): 600–4. doi :10.1007/BF00193582. hdl : 2027.42/47628 . PMID: 2227951. S2CID : 10595601.
Kamatani N, Kuroshima S, Terai C, Hidaka Y, Palella TD, Nishioka K (agosto de 1989). "Detección de una sustitución de aminoácidos en la enzima mutante para un tipo especial de deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa (APRT) mediante escisión de proteína específica de secuencia". American Journal of Human Genetics . 45 (2): 325–31. PMC 1683345 . PMID 2502918.
Hidaka Y, Tarlé SA, Fujimori S, Kamatani N, Kelley WN, Palella TD (marzo de 1988). "Deficiencia de adenina fosforribosiltransferasa humana. Demostración de un único alelo mutante común a los japoneses". The Journal of Clinical Investigation . 81 (3): 945–50. doi :10.1172/JCI113408. PMC 442550 . PMID 3343350.
Wilson JM, O'Toole TE, Argos P, Shewach DS, Daddona PE, Kelley WN (octubre de 1986). "Adenina fosforribosiltransferasa humana. Secuencia completa de aminoácidos de la enzima eritrocítica". The Journal of Biological Chemistry . 261 (29): 13677–83. doi : 10.1016/S0021-9258(18)67074-7 . PMID 3531209.
Broderick TP, Schaff DA, Bertino AM, Dush MK, Tischfield JA, Stambrook PJ (mayo de 1987). "Anatomía comparativa del gen y enzima APRT humanos: divergencia de secuencia de nucleótidos y conservación de una disposición no aleatoria de dinucleótidos CpG". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 84 (10): 3349–53. Bibcode :1987PNAS...84.3349B. doi : 10.1073/pnas.84.10.3349 . PMC 304867 . PMID 3554238.
Hidaka Y, Palella TD, O'Toole TE, Tarlé SA, Kelley WN (noviembre de 1987). "Adenina fosforribosiltransferasa humana. Identificación de mutaciones alélicas a nivel de nucleótidos como causa de deficiencia completa de la enzima". The Journal of Clinical Investigation . 80 (5): 1409–15. doi :10.1172/JCI113219. PMC 442397 . PMID 3680503.
Hidaka Y, Tarlé SA, O'Toole TE, Kelley WN, Palella TD (noviembre de 1987). "Secuencia de nucleótidos del gen APRT humano". Nucleic Acids Research . 15 (21): 9086. doi :10.1093/nar/15.21.9086. PMC 306432 . PMID 3684585.
Chen J, Sahota A, Martin GF, Hakoda M, Kamatani N, Stambrook PJ, Tischfield JA (junio de 1993). "Análisis de mutaciones somáticas in vivo y de la línea germinal en el gen de la adenina fosforribosiltransferasa humana: puntos calientes mutacionales en el sitio donante de empalme del intrón 4 y en el codón 87". Mutation Research . 287 (2): 217–25. doi :10.1016/0027-5107(93)90014-7. PMID 7685481.
Sahota A, Chen J, Boyadjiev SA, Gault MH, Tischfield JA (mayo de 1994). "Mutación sin sentido en el gen de la adenina fosforribosiltransferasa que causa litiasis urinaria por 2,8-dihidroxiadenina". Human Molecular Genetics . 3 (5): 817–8. doi :10.1093/hmg/3.5.817. PMID 7915931.
