La adenosina desaminasa (también conocida como adenosina aminohidrolasa o ADA ) es una enzima ( EC 3.5.4.4) que interviene en el metabolismo de las purinas . Es necesaria para la descomposición de la adenosina de los alimentos y para el recambio de ácidos nucleicos en los tejidos.
Su función principal en los seres humanos es el desarrollo y mantenimiento del sistema inmunológico. [5] Sin embargo, el papel fisiológico completo de la ADA aún no se comprende por completo. [6]
Estructura
La ADA existe tanto en forma pequeña (como monómero) como en forma grande (como complejo dímero). [6] En la forma monomérica, la enzima es una cadena polipeptídica, [7] plegada en ocho hebras de barriles α/β paralelos, que rodean un bolsillo profundo central que es el sitio activo. [5] Además de los ocho barriles β centrales y las ocho hélices α periféricas , la ADA también contiene cinco hélices adicionales: los residuos 19-76 se pliegan en tres hélices, ubicadas entre los pliegues β1 y α1; y dos hélices carboxi-terminales antiparalelas se encuentran a través del amino-terminal del barril β.
El sitio activo de ADA contiene un ion zinc, que se encuentra en el hueco más profundo del sitio activo y está coordinado por cinco átomos de His15, His17, His214, Asp295 y el sustrato. [5] El zinc es el único cofactor necesario para la actividad.
El sustrato, adenosina, se estabiliza y se une al sitio activo mediante nueve enlaces de hidrógeno. [5] El grupo carboxilo de Glu217, aproximadamente coplanar con el anillo de purina del sustrato, está en posición de formar un enlace de hidrógeno con N1 del sustrato. El grupo carboxilo de Asp296, también coplanar con el anillo de purina del sustrato, forma un enlace de hidrógeno con N7 del sustrato. El grupo NH de Gly184 está en posición de formar un enlace de hidrógeno con N3 del sustrato. Asp296 forma enlaces tanto con el ion Zn2 + como con 6-OH del sustrato. His238 también forma enlaces de hidrógeno con el sustrato 6-OH. El 3'-OH del sustrato ribosa forma un enlace de hidrógeno con Asp19, mientras que el 5'-OH forma un enlace de hidrógeno con His17. Se forman dos enlaces de hidrógeno más con las moléculas de agua, en la apertura del sitio activo, por el 2'-OH y el 3'-OH del sustrato.
Debido al receso del sitio activo dentro de la enzima, el sustrato, una vez unido, queda casi completamente secuestrado del solvente. [5] La exposición superficial del sustrato al solvente cuando está unido es el 0,5 % de la exposición superficial del sustrato en estado libre.
El mecanismo propuesto para la desaminación catalizada por ADA es la adición-eliminación estereoespecífica a través de un intermediario tetraédrico. [8] Mediante cualquiera de los mecanismos, Zn 2+ como un electrófilo fuerte activa una molécula de agua, que es desprotonada por el Asp295 básico para formar el hidróxido atacante. [5] His238 orienta la molécula de agua y estabiliza la carga del hidróxido atacante. Glu217 se protona para donar un protón a N1 del sustrato.
La reacción es estereoespecífica debido a la ubicación de los residuos de zinc, Asp295 e His238, que miran hacia el lado B del anillo de purina del sustrato. [5]
Se ha observado inhibición competitiva para ADA, donde el producto inosina actúa como inhibidor competitivo de la actividad enzimática. [9]
Función
La ADA se considera una de las enzimas clave del metabolismo de las purinas. [8] La enzima se ha encontrado en bacterias, plantas, invertebrados, vertebrados y mamíferos, con un alto grado de conservación de la secuencia de aminoácidos . [6] El alto grado de conservación de la secuencia de aminoácidos sugiere la naturaleza crucial de la ADA en la vía de recuperación de las purinas.
Principalmente, la ADA en humanos está involucrada en el desarrollo y mantenimiento del sistema inmunológico. Sin embargo, la asociación de ADA también se ha observado con la diferenciación de células epiteliales , la neurotransmisión y el mantenimiento de la gestación . [10] También se ha propuesto que la ADA, además de la degradación de la adenosina, estimula la liberación de aminoácidos excitatorios y es necesaria para el acoplamiento de los receptores de adenosina A1 y las proteínas G heterotriméricas . [6] La deficiencia de adenosina desaminasa conduce a fibrosis pulmonar, [11] lo que sugiere que la exposición crónica a altos niveles de adenosina puede exacerbar las respuestas inflamatorias en lugar de suprimirlas. También se ha reconocido que la proteína AMP desaminasa y la actividad están reguladas positivamente en corazones de ratón que sobreexpresan HIF-1α , [12] lo que en parte explica los niveles atenuados de adenosina en corazones que expresan HIF-1α durante el estrés isquémico . [13]
En las células germinales masculinas meióticas y postmeióticas, ADA2 regula la heterocromatina a través de la traducción del gen MDC1 . [14]
Patología
Algunas mutaciones en el gen de la adenosina deaminasa hacen que no se exprese. La deficiencia resultante es una de las causas de inmunodeficiencia combinada grave (SCID), en particular de herencia autosómica recesiva. [15] Los niveles deficientes de ADA también se han asociado con inflamación pulmonar, muerte de células tímicas y señalización defectuosa del receptor de células T. [16] [17]
Por el contrario, las mutaciones que provocan la sobreexpresión de esta enzima son una causa de anemia hemolítica . [18]
Existe cierta evidencia de que un alelo diferente (ADA2) puede provocar autismo . [19]
Los niveles elevados de ADA también se han asociado con el SIDA . [16] [20]
La ADA1 se encuentra en la mayoría de las células del cuerpo, particularmente en los linfocitos y macrófagos , donde está presente no solo en el citosol y el núcleo, sino también como la forma ecto en la membrana celular unida a la dipeptidil peptidasa-4 (también conocida como CD26). La ADA1 está involucrada principalmente en la actividad intracelular y existe tanto en forma pequeña (monómero) como en forma grande (dímero). [6] La interconversión de formas pequeñas a grandes está regulada por un "factor de conversión" en el pulmón. [21]
La ADA2 se identificó por primera vez en el bazo humano. [22] Posteriormente se encontró en otros tejidos, incluido el macrófago, donde coexiste con la ADA1. Las dos isoformas regulan la proporción de adenosina y desoxiadenosina, lo que potencia la eliminación de parásitos. La ADA2 se encuentra predominantemente en el plasma y el suero humanos y existe únicamente como homodímero. [23]
Importancia clínica
La ADA2 es la forma predominante presente en el plasma sanguíneo humano y aumenta en muchas enfermedades, en particular las asociadas con el sistema inmunológico: por ejemplo, artritis reumatoide , psoriasis y sarcoidosis . La isoforma plasmática ADA2 también aumenta en la mayoría de los cánceres. La ADA2 no es ubicua, pero coexiste con la ADA1 solo en monocitos y macrófagos. [ cita requerida ]
La ADA plasmática total se puede medir utilizando cromatografía líquida de alto rendimiento o técnicas enzimáticas o colorimétricas. Quizás el sistema más simple es la medición del amoníaco liberado de la adenosina cuando se descompone en inosina. Después de la incubación del plasma con una solución tamponada de adenosina, el amoníaco se hace reaccionar con un reactivo de Berthelot para formar un color azul que es proporcional a la cantidad de actividad enzimática. Para medir la ADA2, se agrega eritro-9-(2-hidroxi-3-nonil) adenina (EHNA) antes de la incubación para inhibir la actividad enzimática de la ADA1. [22] Es la ausencia de ADA1 lo que causa la SCID .
La ADA también se puede utilizar en la evaluación de derrames pleurales linfocíticos o ascitis peritoneal , ya que dichas muestras con niveles bajos de ADA excluyen esencialmente la tuberculosis de su consideración. [24]
Los derrames pleurales tuberculosos ahora pueden diagnosticarse con precisión mediante el aumento de los niveles de adenosina deaminasa en el líquido pleural, por encima de 40 U por litro. [25]
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