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Pirofosfato de tiamina

El pirofosfato de tiamina ( TPP o ThPP ), o difosfato de tiamina ( ThDP ), o cocarboxilasa [1] es un derivado de la tiamina (vitamina B 1 ) que se produce por la enzima tiamina difosfoquinasa . El pirofosfato de tiamina es un cofactor que está presente en todos los sistemas vivos, en los que cataliza varias reacciones bioquímicas .

El pirofosfato de tiamina se sintetiza en el citosol y es necesario en el citosol para la actividad de la transcetolasa y en las mitocondrias para la actividad de las deshidrogenasas de piruvato, oxoglutarato y cetoácidos de cadena ramificada. Hasta la fecha, se ha identificado al transportador de ThPP de levadura (Tpc1p), el Tpc humano y la Drosophila melanogaster como responsables del transporte mitocondrial de ThPP y ThMP. [2] [3] [4] Se descubrió por primera vez como un nutriente esencial ( vitamina ) en humanos a través de su vínculo con la enfermedad del sistema nervioso periférico beriberi , que resulta de una deficiencia de tiamina en la dieta . [5]

El TPP actúa como coenzima en muchas reacciones enzimáticas, como:

Química

La "forma ilida" del TPP.

Químicamente, el TPP consta de un anillo de pirimidina que está conectado a un anillo de tiazol , que a su vez está conectado a un grupo funcional pirofosfato (difosfato) .

La parte de la molécula de TPP que está más comúnmente involucrada en las reacciones es el anillo de tiazol, que contiene nitrógeno y azufre . Por lo tanto, el anillo de tiazol es la "porción reactiva" de la molécula. El C2 de este anillo es capaz de actuar como un ácido al donar su protón y formar un carbanión . [7] Normalmente, las reacciones que forman carbaniones son altamente desfavorables, pero la carga positiva en el nitrógeno tetravalente adyacente al carbanión estabiliza la carga negativa, lo que hace que la reacción sea mucho más favorable. [7] Un compuesto con cargas positivas y negativas en átomos adyacentes se llama iluro , por lo que a veces la forma carbanión de TPP se conoce como "forma iluro". [5] [8]

Mecanismos de reacción

En varias reacciones, incluidas las de la piruvato deshidrogenasa, la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa y la transcetolasa, la TPP cataliza la reacción de descarboxilación reversible (es decir, la escisión de un compuesto sustrato en un enlace carbono-carbono que conecta un grupo carbonilo con un grupo reactivo adyacente, generalmente un ácido carboxílico o un alcohol ). Esto se logra en cuatro pasos básicos:

  1. El carbanión del iluro TPP ataca nucleofílicamente al grupo carbonilo del sustrato (esto forma un enlace simple entre el TPP y el sustrato).
  2. El enlace objetivo en el sustrato se rompe y sus electrones son empujados hacia el TPP. Esto crea un doble enlace entre el carbono del sustrato y el carbono del TPP y empuja los electrones en el doble enlace NC en el TPP completamente hacia el átomo de nitrógeno, reduciéndolo de una forma positiva a una neutra.
  3. En lo que es esencialmente el reverso del paso dos, los electrones retroceden en la dirección opuesta formando un nuevo enlace entre el carbono del sustrato y otro átomo. (En el caso de las descarboxilasas, esto crea un nuevo enlace carbono-hidrógeno. En el caso de la transcetolasa, ataca a una nueva molécula de sustrato para formar un nuevo enlace carbono-carbono.)
  4. En lo que es esencialmente el reverso del paso uno, se rompe el enlace TPP-sustrato, reformando el iluro TPP y el carbonilo del sustrato.

Mecanismo TPP

El anillo de tiazolio TPP se puede desprotonar en C2 para convertirse en un ilido :

Vista completa del TPP. La flecha indica el protón ácido.

Véase también

Referencias

  1. ^ Pietrzak I (1995). "[Alteraciones vitamínicas en la insuficiencia renal crónica. I. Vitaminas solubles en agua]". Przegla̧d ​​Lekarski (en polaco). 52 (10): 522–5. PMID  8834846.
  2. ^ Marobbio, CMT; Vozza, A.; Harding, M.; Bisaccia, F.; Palmieri, F.; Walker, JE (1 de noviembre de 2002). "Identificación y reconstitución del transportador mitocondrial de levadura para pirofosfato de tiamina". The EMBO Journal . 21 (21): 5653–5661. doi :10.1093/emboj/cdf583. ISSN  0261-4189. PMC 131080 . PMID  12411483. 
  3. ^ Iacopetta, Domenico; Carrisi, Chiara; De Filippis, Giuseppina; Calcagnile, Valeria M.; Cappello, Anna R.; Chimento, Adèle; Curcio, Rosita; Santoro, Antonella; Vozza, Angelo (1 de marzo de 2010). "Las propiedades bioquímicas del portador mitocondrial de pirofosfato de tiamina de Drosophila melanogaster". Revista FEBS . 277 (5): 1172-1181. doi : 10.1111/j.1742-4658.2009.07550.x . ISSN  1742-4658. PMID  20121944.
  4. ^ Lindhurst, Marjorie J.; Fiermonte, Giuseppe; Song, Shiwei; Struys, Eduard; Leonardis, Francesco De; Schwartzberg, Pamela L.; Chen, Amy; Castegna, Alessandra; Verhoeven, Nanda (2006-10-24). "La inactivación de Slc25a19 provoca la depleción de pirofosfato de tiamina mitocondrial, letalidad embrionaria, malformaciones del sistema nervioso central y anemia". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 103 (43): 15927–15932. Bibcode :2006PNAS..10315927L. doi : 10.1073/pnas.0607661103 . ISSN  0027-8424. PMC 1595310 . Número de modelo:  PMID17035501. 
  5. ^ ab Pavia, Donald L., Gary M. Lampman, George S. Kritz, Randall G. Engel (2006). Introducción a las técnicas orgánicas de laboratorio (4.ª ed.) . Thomson Brooks/Cole. págs. 304-5. ISBN 978-0-495-28069-9.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  6. ^ "PDBs para Bioquímica". Universidad Estatal de Georgia. Archivado desde el original el 16 de julio de 2011. Consultado el 7 de febrero de 2009 .
  7. ^ ab Begley, Tadhg P.; Ealick, Steven E. (1 de enero de 2010), Liu, Hung-Wen (Ben); Mander, Lew (eds.), "7.15 - Biosíntesis de tiamina", Comprehensive Natural Products II , Oxford: Elsevier, págs. 547–559, doi :10.1016/b978-008045382-8.00148-9, ISBN 978-0-08-045382-8, consultado el 16 de diciembre de 2020
  8. ^ Voet, Donald; Judith Voet; Charlotte Pratt (2008). Fundamentos de bioquímica . John Wiley & Sons Inc. pág. 508. ISBN 978-0-470-12930-2.

Enlaces externos