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Galactosa-1-fosfato uridiltransferasa

La galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (o GALT , G1PUT ) es una enzima ( EC 2.7.7.12) responsable de convertir la galactosa ingerida en glucosa . [5]

La galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (GALT) cataliza el segundo paso de la vía de Leloir del metabolismo de la galactosa , es decir:

UDP-glucosa + galactosa 1-fosfato glucosa 1-fosfato + UDP-galactosa

La expresión de GALT está controlada por las acciones del gen FOXO3 . La ausencia de esta enzima produce galactosemia clásica en humanos y puede ser fatal en el período neonatal si no se elimina la lactosa de la dieta. La fisiopatología de la galactosemia no se ha definido con claridad. [5]

Mecanismo

La GALT cataliza la segunda reacción de la vía de Leloir del metabolismo de la galactosa a través de una cinética de ping pong bi-bi con un mecanismo de doble desplazamiento . [6] Esto significa que la reacción neta consta de dos reactivos y dos productos (ver la reacción anterior) y procede mediante el siguiente mecanismo: la enzima reacciona con un sustrato para generar un producto y una enzima modificada, que reacciona a su vez con el segundo sustrato para generar el segundo producto mientras regenera la enzima original. [7] En el caso de la GALT, el residuo His166 actúa como un potente nucleófilo para facilitar la transferencia de un nucleótido entre UDP-hexosas y hexosa-1-fosfatos. [8]

  1. UDP-glucosa + E-His ⇌ Glucosa-1-fosfato + E-His-UMP
  2. Galactosa-1-fosfato + E-His-UMP ⇌ UDP-galactosa + E-His [8]
Acción en dos pasos de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa. Imagen adaptada de [9]

Estudios estructurales

Wedekind, Frey y Rayment determinaron la estructura tridimensional a una resolución de 180 pm ( cristalografía de rayos X ) de GALT, y su análisis estructural encontró aminoácidos clave esenciales para la función de GALT. [8] Entre estos se encuentran Leu4, Phe75, Asn77, Asp78, Phe79 y Val108, que son consistentes con residuos que han sido implicados tanto en experimentos de mutación puntual como en la detección clínica que juegan un papel en la galactosemia humana. [8] [10]

La GALT también tiene una actividad de transferasa GalNAc mínima (~0,1%). La cristalografía de rayos X reveló que la cadena lateral de Tyr289 forma un enlace de hidrógeno con el grupo N -acetilo de UDP-GalNAc . La mutación puntual del residuo Tyr289 a Leu, Ile o Asn elimina esta interacción, lo que mejora la actividad de transferasa GalNAc, y la mutación Y289L muestra una actividad de transferasa GalNAc comparable a la actividad de transferasa Gal de la enzima de tipo salvaje. [11]

Importancia clínica

La deficiencia de GALT causa galactosemia clásica . La galactosemia es un trastorno hereditario autosómico recesivo detectable en recién nacidos y en la infancia. [12] Ocurre aproximadamente en 1 de cada 40.000-60.000 bebés nacidos vivos. La galactosemia clásica (G/G) es causada por una deficiencia en la actividad de GALT, mientras que las manifestaciones clínicas más comunes, Duarte (D/D) y la variante Duarte/Clásica (D/G) son causadas por la atenuación de la actividad de GALT. [13] Los síntomas incluyen insuficiencia ovárica, trastorno de coordinación del desarrollo (dificultad para hablar de manera correcta y consistente), [14] y déficits neurológicos. [13] Una sola mutación en cualquiera de varios pares de bases puede provocar una deficiencia en la actividad de GALT. [15] Por ejemplo, una única mutación de A a G en el exón 6 del gen GALT cambia Glu188 a una arginina y una mutación de A a G en el exón 10 convierte Asn314 a un ácido aspártico . [13] Estas dos mutaciones también añaden nuevos sitios de corte de enzimas de restricción , que permiten la detección y el cribado poblacional a gran escala con PCR ( reacción en cadena de la polimerasa ). [13] El cribado ha eliminado en su mayor parte la muerte neonatal por galactosemia G/G, pero la enfermedad, debido al papel de GALT en el metabolismo bioquímico de la galactosa ingerida (que es tóxica cuando se acumula) a la glucosa energéticamente útil , puede ser ciertamente fatal. [12] [16] Sin embargo, los afectados por galactosemia pueden vivir vidas relativamente normales evitando los productos lácteos y cualquier otra cosa que contenga galactosa (porque no se puede metabolizar), pero aún existe el potencial de problemas en el desarrollo neurológico u otras complicaciones, incluso en aquellos que evitan la galactosa. [17]

Base de datos de enfermedades

Base de datos de mutaciones de la galactosemia (GALT)

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000213930 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000036073 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
  5. ^ ab "Entrez Gene: GALT galactosa-1-fosfato uridiltransferasa".
  6. ^ Wong LJ, Frey PA (septiembre de 1974). "Galactosa-1-fosfato uridiltransferasa: estudios de velocidad que confirman un intermediario de la enzima uridil en la vía catalítica". Bioquímica . 13 (19): 3889–3894. doi :10.1021/bi00716a011. PMID  4606575.
  7. ^ "Mecanismo de doble desplazamiento - Definición". Archivado desde el original el 3 de marzo de 2016. Consultado el 19 de mayo de 2010 .
  8. ^ abcd Wedekind JE, Frey PA, Rayment I (septiembre de 1995). "Estructura tridimensional de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa de Escherichia coli con una resolución de 1,8 A". Bioquímica . 34 (35): 11049–11061. doi :10.1021/bi00035a010. PMID  7669762.
  9. ^ "Documento sin título". Archivado desde el original el 4 de diciembre de 2008. Consultado el 19 de mayo de 2010 .
  10. ^ Seyrantepe V, Ozguc M, Coskun T, Ozalp I, Reichardt JK (1999). "Identificación de mutaciones en el gen de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (GALT) en 16 pacientes turcos con galactosemia, incluida una nueva mutación de F294Y. Mutation in brief no. 235. Online". Human Mutation . 13 (4): 339. doi : 10.1002/(SICI)1098-1004(1999)13:4<339::AID-HUMU18>3.0.CO;2-S . PMID  10220154.
  11. ^ Ramakrishnan B, Qasba PK (junio de 2002). "Diseño basado en la estructura de la beta 1,4-galactosiltransferasa I (beta 4Gal-T1) con una actividad de N-acetilgalactosaminiltransferasa igualmente eficiente: la mutación puntual amplía la especificidad del donante de beta 4Gal-T1". The Journal of Biological Chemistry . 277 (23): 20833–20839. doi : 10.1074/jbc.M111183200 . PMID  11916963.
  12. ^ ab Fridovich-Keil JL (diciembre de 2006). "Galactosemia: lo bueno, lo malo y lo desconocido". Journal of Cellular Physiology . 209 (3): 701–705. doi :10.1002/jcp.20820. PMID  17001680. S2CID  32233614.
  13. ^ abcd Elsas LJ, Langley S, Paulk EM, Hjelm LN, Dembure PP (1995). "Un enfoque molecular de la galactosemia". Revista Europea de Pediatría . 154 (7 Supl 2): ​​S21–S27. doi :10.1007/BF02143798. PMID  7671959. S2CID  11937698.
  14. ^ "Apraxia del habla". Archivado desde el original el 28 de febrero de 2006. Consultado el 19 de mayo de 2010 .
  15. ^ Dobrowolski SF, Banas RA, Suzow JG, Berkley M, Naylor EW (febrero de 2003). "Análisis de mutaciones comunes en el gen de la galactosa-1-fosfato uridil transferasa: nuevos ensayos para aumentar la sensibilidad y especificidad del cribado neonatal de la galactosemia". The Journal of Molecular Diagnostics . 5 (1): 42–47. doi :10.1016/S1525-1578(10)60450-3. PMC 1907369 . PMID  12552079. 
  16. ^ Lai K, Elsas LJ, Wierenga KJ (noviembre de 2009). "Toxicidad de la galactosa en animales". IUBMB Life . 61 (11): 1063–1074. doi :10.1002/iub.262. PMC 2788023 . PMID  19859980. 
  17. ^ "Galactosemia - Tratamiento". Archivado desde el original el 28 de agosto de 2002.

Lectura adicional

Enlaces externos

  1. ^ Beebe JA, Frey PA (1998-10-01). "Galactosa mutarotasa: purificación, caracterización e investigaciones de dos importantes residuos de histidina". Bioquímica . 37 (42): 14989–14997. doi :10.1021/bi9816047. ISSN  0006-2960.