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Cofactor F430

F 430 es el cofactor (a veces llamado coenzima) de la enzima metil coenzima M reductasa (MCR). [1] [2] MCR cataliza la reacción EC 2.8.4.1 que libera metano en el paso final de la metanogénesis :

CH
3–S–CoM + HS–CoB → CH
4 + CoB–S–S–CoM

Se encuentra sólo en Archaea metanogénica [3] y Archaea metanotrófica anaeróbica. Se presenta en concentraciones relativamente altas en las arqueas que participan en la metanogénesis inversa: estas pueden contener hasta un 7% en peso de proteína de níquel. [4]

Estructura

El nombre trivial de cofactor F 430 fue asignado en 1978 basándose en las propiedades de una muestra amarilla extraída de Methanobacterium thermoautotrophicum , que tenía un máximo espectroscópico a 430 nm. [5] Fue identificado como el cofactor MCR en 1982 [6] y la estructura completa se dedujo mediante cristalografía de rayos X y espectroscopia de RMN . [7] La ​​coenzima F 430 presenta una porfirina reducida en un sistema de anillo macrocíclico llamado corfina. [8] Además, posee dos anillos adicionales en comparación con el tetrapirrol estándar (anillos AD), que tiene un anillo γ-lactama E y un anillo carbocíclico que contiene ceto F. Es el único tetrapirrol natural que contiene níquel , un elemento rara vez que se encuentran en los sistemas biológicos. [9]

Biosíntesis

La biosíntesis se basa en el uroporfirinógeno III , el progenitor de todos los tetrapirroles naturales, incluida la clorofila, la vitamina B 12 , las ficobilinas, el sirohema, el hemo y el hemo d 1 . Se convierte en sirohidroclorina mediante dihidrosirohidroclorina . [10] La inserción de níquel en este tetrapirrol es catalizada en la reacción EC 4.99.1.11 por la misma quelatasa , CbiX , que inserta cobalto en la biosíntesis de cobalamina , dando aquí níquel (II)-sirohidroclorina. [11]

El níquel (II) -sirohidroclorina a,c-diamida se convierte en seco-F430. Es tradicional representar sólo uno de los cuatro enlaces Ni-N.

La Ni-sirohidroclorina a,c-diamida sintasa (CfbE) dependiente de ATP convierte las cadenas laterales de acetato a y c en acetamida en las reacciones EC 6.3.5.12, generando níquel (II)-sirohidroclorina a , c -diamida. La secuencia de las dos amidaciones es aleatoria. [11] Un complejo de dos componentes Ni-sirohidroclorina a,c-diamida ciclasa reductora (CfbCD) lleva a cabo una reducción de 6 electrones y 7 protones del sistema de anillos en una reacción EC 6.3.3.7 generando el 15,17 3 - seco -F 430 -17 3 -ácido ( seco -F 430 ) intermedio. La reducción implica la hidrólisis del ATP y los electrones se transmiten a través de dos centros 4Fe-4S. En el paso final, el anillo carbocíclico F que contiene ceto se forma mediante una enzima coenzima F(430) sintetasa (CfbB) dependiente de ATP en la reacción EC 6.4.1.9, generando la coenzima F 430 . [11] [12] [13] Esta enzima es una ligasa similar a MurF , como se encuentra en la biosíntesis de peptidoglicano .

Referencias

  1. ^ Stephen W., Ragdale (2014). "Bioquímica de la metil-coenzima M reductasa: la metaloenzima de níquel que cataliza el paso final de la síntesis y el primer paso de la oxidación anaeróbica del gas de efecto invernadero metano". En Peter MH Kroneck y Martha E. Sosa Torres (ed.). "La biogeoquímica de compuestos gaseosos impulsada por metales en el medio ambiente" . Iones metálicos en ciencias biológicas. vol. 14. Saltador. págs. 125-145. doi :10.1007/978-94-017-9269-1_6. ISBN 978-94-017-9268-4. PMID  25416393.
  2. ^ Hofer, Úrsula (2016). "Maestros del metano". Reseñas de la naturaleza Microbiología . 14 (12): 727. doi : 10.1038/nrmicro.2016.170 . PMID  27818502. S2CID  35175663.
  3. ^ Thauer RK (1998). "Bioquímica de la metanogénesis: un tributo a Marjory Stephenson". Microbiología . 144 (9): 2377–2406. doi : 10.1099/00221287-144-9-2377 . PMID  9782487.
  4. ^ Krüger M, Meyerdierks A, Glöckner FO y col. (Diciembre de 2003). "Una proteína de níquel llamativa en las esteras microbianas que oxidan el metano anaeróbicamente". Naturaleza . 426 (6968): 878–81. Código Bib :2003Natur.426..878K. doi : 10.1038/naturaleza02207. PMID  14685246. S2CID  4383740.
  5. ^ Gunsalus, RP; Wolfe, RS (1978). "Factores cromofóricos F342 y F430 de Methanobacterium thermoautotrophicum". Cartas de microbiología FEMS . 3 (4): 191-193. doi : 10.1111/j.1574-6968.1978.tb01916.x .
  6. ^ Ellefson, WL; Whitman, WB; Wolfe, RS (1982). "Factor F430 que contiene níquel: cromóforo de la metilreductasa de Methanobacterium". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 79 (12): 3707–3710. Código bibliográfico : 1982PNAS...79.3707E. doi : 10.1073/pnas.79.12.3707 . PMC 346495 . PMID  6954513. 
  7. ^ Färber G, Keller W, Kratky C, Jaun B, Pfaltz A, Spinner C, Kobelt A, Eschenmoser A (1991). "Coenzima F 430 de bacterias metanogénicas: asignación completa de configuración basada en un análisis de rayos X del éster pentametílico 12,13-diepi-F430 y en espectroscopia de RMN". Helvetica Chimica Acta . 74 (4): 697–716. doi :10.1002/hlca.19910740404.
  8. ^ Eschenmoser, A. (1986). "Química de los corfinoides". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 471 (1 internacional): 108-129. Código bibliográfico : 1986NYASA.471..108E. doi :10.1111/j.1749-6632.1986.tb48030.x. S2CID  83719424.
  9. ^ Johnson, Michael K.; Scott, Robert A. (2 de octubre de 2017). Conjunto del sitio activo de metaloproteína . Wiley. ISBN 9781119159834.
  10. ^ Mucha, Helmut; Keller, Eberhard; Weber, Hans; Lingens, Franz; Trösch, Walter (7 de octubre de 1985). "Sirohidroclorina, precursora de la biosíntesis del factor F430 en Methanobacterium thermoautotrophicum". Cartas FEBS . 190 (1): 169-171. doi : 10.1016/0014-5793(85)80451-8 .
  11. ^ a b C Moore, Simon J.; Sowa, Sven T.; Schuchardt, Christopher; Deery, Evelyne; Lawrence, Andrés D.; Ramos, José Vázquez; Billig, Susan; Birkemeyer, Claudia; Chivers, Peter T.; Howard, Mark J.; Rigby, Stephen EJ; Capa, Gunhild; Warren, Martín J. (2017). "Aclaración de la biosíntesis de la coenzima F430 del catalizador de metano". Naturaleza . 543 (7643): 78–82. Código Bib :2017Natur.543...78M. doi : 10.1038/naturaleza21427. PMC 5337119 . PMID  28225763. 
  12. ^ Zheng, Kaiyuan; Ngo, Phong D.; Owens, Victoria L.; Yang, Xue-Peng; Mansoorabadi, Steven O. (2016). "La vía biosintética de la coenzima F430 en arqueas metanogénicas y metanotróficas". Ciencia . 354 (6310): 339–342. Código Bib : 2016 Ciencia... 354..339Z. doi : 10.1126/ciencia.aag2947 . PMID  27846569.
  13. ^ R. Caspi (9 de enero de 2017). "Vía: biosíntesis del factor 430". Base de datos de vías metabólicas MetaCyc . Consultado el 27 de abril de 2020 .