La tirosinasa es una oxidasa que es la enzima limitante de la velocidad para controlar la producción de melanina . La enzima está involucrada principalmente en dos reacciones distintas de la síntesis de melanina, también conocida como la vía de Raper-Mason. En primer lugar, la hidroxilación de un monofenol y, en segundo lugar, la conversión de un o-difenol en la o-quinona correspondiente. La o-quinona sufre varias reacciones para finalmente formar melanina. [5] La tirosinasa es una enzima que contiene cobre presente en los tejidos vegetales y animales que cataliza la producción de melanina y otros pigmentos a partir de tirosina por oxidación. Se encuentra dentro de los melanosomas que se sintetizan en los melanocitos de la piel . En los humanos, la enzima tirosinasa está codificada por el gen TYR . [6]
La especificidad del sustrato se restringe drásticamente en la tirosinasa de mamíferos, que utiliza solo la forma L de tirosina o DOPA como sustratos y tiene un requerimiento restringido de L-DOPA como cofactor. [7]
Las tirosinasas se han aislado y estudiado de una amplia variedad de especies de plantas, animales y hongos. Las tirosinasas de diferentes especies son diversas en términos de sus propiedades estructurales, distribución tisular y ubicación celular. [9]
No se ha encontrado una estructura de proteína tirosinasa común en todas las especies. [10] Las enzimas que se encuentran en el tejido vegetal, animal y fúngico difieren con frecuencia con respecto a su estructura primaria, tamaño, patrón de glicosilación y características de activación. Sin embargo, todas las tirosinasas tienen en común un centro de cobre binuclear de tipo 3 dentro de sus sitios activos . Aquí, dos átomos de cobre están coordinados cada uno con tres residuos de histidina .
La tirosinasa de los mamíferos es una proteína transmembrana que atraviesa una sola membrana . [12] En los humanos, la tirosinasa se clasifica en melanosomas [13] y el dominio catalíticamente activo de la proteína reside dentro de los melanosomas. Solo una pequeña parte de la proteína, no esencial desde el punto de vista enzimático, se extiende hasta el citoplasma del melanocito .
A diferencia de la tirosinasa fúngica, la tirosinasa humana es una glicoproteína unida a la membrana y tiene un contenido de carbohidratos del 13%. [14]
El alelo derivado TYR (rs2733832) está asociado con una pigmentación de la piel más clara en las poblaciones humanas. Es más común en Europa , pero también se encuentra en frecuencias más bajas y moderadas en Asia central , Oriente Medio , el norte de África y entre los pigmeos san y mbuti . [15]
Bacteriano
Se propone que en las turberas, las tirosinasas bacterianas actúan como reguladores clave del almacenamiento de carbono al eliminar compuestos fenólicos , que inhiben la degradación del carbono orgánico . [16]
Una mutación en el gen de la tirosinasa que produce una producción deficiente de tirosinasa conduce al albinismo oculocutáneo tipo I , un trastorno hereditario que afecta a una de cada 20.000 personas. [20]
La actividad de la tirosinasa es muy importante. Si no se controla durante la síntesis de melanina , se produce un aumento de la síntesis de melanina. La disminución de la actividad de la tirosinasa se ha utilizado para mejorar o prevenir afecciones relacionadas con la hiperpigmentación de la piel, como el melasma y las manchas de la edad . [21]
Se sabe que varios polifenoles, incluidos los flavonoides o estilbenos , análogos de sustratos, eliminadores de radicales libres y quelantes de cobre, inhiben la tirosinasa. [22] Por lo tanto, las industrias médica y cosmética están centrando la investigación en los inhibidores de la tirosinasa para tratar los trastornos de la piel. [5]
Inhibidores
Los inhibidores de la tirosinasa conocidos son los siguientes: [23]
Aunque el albinismo es común, sólo se han realizado unos pocos estudios sobre las mutaciones genéticas en los genes de la tirosinasa de los animales. Uno de ellos fue en Bubalus bubalis (búfalo de agua). La secuencia de ARNm de la tirosinasa del B. bubalis de tipo salvaje tiene 1.958 pares de bases (pb) con un marco de lectura abierto (ORF) de 1.593 pb de longitud, lo que se traduce en 530 aminoácidos. Mientras tanto, el gen de la tirosinasa del B. bubalis albino (GenBank JN_887463) está truncado en la posición 477, causado por una mutación puntual en el nucleótido 1431 que convierte un triptófano (TGG) en un codón de parada (TGA), lo que resulta en un gen de tirosinasa más corto e inactivo. [24] Otros albinos tienen mutaciones puntuales que parecen inactivar la tirosinasa sin truncamiento (ver la tabla y la figura para ejemplos).
Sabiendo que hay unos pocos estudios sobre los datos genómicos del gen de la tirosinasa, solo hay un puñado de estudios sobre las mutaciones en anfibios albinos . Miura et al. (2018) investiga las mutaciones de aminoácidos en el gen de la tirosinasa en tres ranas albinas : Pelophylax nigromaculatus (rana de estanque), Glandirana rugosa (rana arrugada) y Fejervarya kawamurai (rana de arroz). En total, se estudiaron cinco poblaciones diferentes, de las cuales tres eran P. nigromaculatus y una de G. rugosa y F. kawamurai . En dos de las tres poblaciones de P. nigromaculatus , hubo una mutación de cambio de marco debido a la inserción de una timina dentro de los exones 1 y 3, y la tercera población carecía de tres nucleótidos que codificaban una lisina en el exón 1. La población de G. rugosa tenía una mutación sin sentido donde había una sustitución de aminoácidos de una glicina a ácido aspártico , y la mutación de F. kawamurai también fue una sustitución de aminoácidos de glicina a arginina . La mutación para G. rugosa y F. kawamurai ocurre en los exones 1 y 3. Las mutaciones de la tercera población de P. nigromaculatus , y las mutaciones de G. rugosa y F. kawamurai ocurrieron en áreas que están altamente conservadas entre los vertebrados , lo que podría resultar en un gen de tirosinasa disfuncional. [25]
En la industria alimentaria, se desea la inhibición de la tirosinasa ya que la tirosinasa cataliza la oxidación de los compuestos fenólicos que se encuentran en las frutas y verduras en quinonas , lo que da un sabor y color indeseables y también disminuye la disponibilidad de ciertos aminoácidos esenciales, así como la digestibilidad de los productos. Como tal, también se necesitan inhibidores de la tirosinasa altamente efectivos en la agricultura y la industria alimentaria. [14] Los inhibidores de la tirosinasa bien conocidos incluyen ácido kójico , [31] tropolona , [32] cumarinas , [33] ácido vainílico , vainillina y alcohol vainílico . [34]
En la industria cosmética
La tez más clara de la piel se ha asociado con la juventud y la belleza en varias culturas asiáticas. La investigación reciente de las empresas de cosméticos se ha centrado en el desarrollo de nuevos agentes blanqueadores que suprimen selectivamente la actividad de la tirosinasa para reducir la hiperpigmentación evitando al mismo tiempo la citotoxicidad de los melanocitos sanos . [35] Los agentes farmacológicos tradicionales como los corticosteroides , la hidroquinona y el cloruro de aminoácido aclaran la piel a través de la inhibición de la maduración de los melanocitos. [36] Sin embargo, estos agentes están asociados con efectos adversos. Las empresas de cosméticos se han centrado en el desarrollo de nuevos agentes blanqueadores que supriman selectivamente la actividad de la tirosinasa para reducir la hiperpigmentación evitando al mismo tiempo la citotoxicidad de los melanocitos, ya que la tirosinasa es el paso limitante de la velocidad de la vía de la melanogénesis.
En los insectos
La tirosinasa tiene una amplia gama de funciones en los insectos, entre ellas la cicatrización de heridas, la esclerotización , la síntesis de melanina y la encapsulación de parásitos. Como resultado, es una enzima importante ya que es el mecanismo de defensa de los insectos. Algunos insecticidas tienen como objetivo inhibir la tirosinasa. [14]
En polímeros inspirados en el pegamento de mejillón
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Enlaces externos
Entrada en GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre albinismo oculocutáneo tipo 1