En enzimología , una haloalcano deshalogenasa ( EC 3.8.1.5) es una enzima que cataliza la reacción química.
Así, los dos sustratos de esta enzima son 1-haloalcano y H2O , mientras que sus dos productos son alcohol primario y haluro .
Esta enzima pertenece a la familia de las hidrolasas , concretamente a las que actúan sobre enlaces haluro en compuestos de halogenuros de carbono. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 1-haloalcano halidohidrolasa . Otros nombres de uso común incluyen 1-clorohexano halidohidrolasa y 1-haloalcano deshalogenasa . Las haloalcano deshalogenasas se encuentran en ciertas bacterias y pertenecen a la superfamilia de enzimas de la alfa-beta hidrolasa. Participan en varias vías metabólicas : degradación de 1,2-dicloroetano, degradación de 1-cloro-n-butano, degradación de hexaclorociclohexano, degradación de 1,2-dibromoetano, degradación de 2-cloroetilviniléter y degradación de 1,3-dicloropropeno.
Estructuralmente, las haloalcano deshalogenasas pertenecen a la superfamilia de las alfa/beta- hidrolasas . Su sitio activo está enterrado en una cavidad predominantemente hidrofóbica en la interfaz del dominio central de alfa/beta-hidrolasa y el dominio de tapa helicoidal, y está conectado al disolvente en masa mediante túneles de acceso. Los residuos del sitio activo que son esenciales para la catálisis se denominan pentada catalítica y comprenden un residuo de aspartato nucleofílico, un residuo de histidina básica , un resto de ácido aspártico o glutámico que sirve como ácido general y dos residuos de triptófano o un triptófano. -par de asparagina que sirven para estabilizar el ion haluro saliente. La familia de las haloalcano deshalogenasas incluye actualmente 14 enzimas distintas con actividad deshalogenación confirmada experimentalmente. Un análisis de las secuencias y estructuras de la haloalcano deshalogenasa y sus homólogos dividió a la familia en tres subfamilias, que difieren principalmente en la composición de su pentada catalítica y su dominio cap.
A finales de 2007, se han resuelto 25 estructuras para esta clase de enzimas, con los códigos de acceso PDB 1B6G, 1BE0, 1BEE, 1BEZ, 1BN6, 1BN7, 1CIJ, 1CQW, 1CV2, 1D07, 1EDB, 1EDD, 1EDE, 1HDE, 1K5P, 1K63, 1K6E, 1MJ5, 2DHC, 2DHD, 2DHE, 2EDA, 2EDC, 2PKY y 2YXP.
La reacción principal es un desplazamiento SN2 del halógeno por un grupo hidroxilo derivado del agua. Para empezar, el aspartato 124 queda perfectamente alineado con el sustrato. Expulsará el halógeno y formará un enlace carbono-oxígeno con funcionalidad éster . Después de este desplazamiento se produce una reacción de hidrólisis utilizando el anillo de imidazol de la histidina 289 como base general. Esto desprotonará el agua, formará un intermedio tetraédrico en el éster original y creará un catión imidazolio en la histidina. El último paso es la eliminación beta . Con un catión imidazolio recién formado listo para convertirse en ácido, el aspartato 124 vuelve a su estado ácido original y rompe el enlace éster, además de desprotonar la histidina 289. El alcohol se elimina y el halógeno ahora es un anión libre. También desempeñan un papel facilitador los grupos de triptófano en la periferia del sitio activo. Estos residuos proporcionan grupos donantes de enlaces de hidrógeno al cloruro cuando comienza a sufrir la reacción SN2 y se convierte en un anión. Un segundo triptófano también proporciona rigidez a través de un enlace peptídico estable al aspartato 124. Mantiene el oxígeno del carbono beta en su lugar para que esté en una posición privilegiada para formar el enlace éster.
Varios compuestos halogenados son subproductos industriales ambientalmente tóxicos y se ha sugerido que las haloalcano deshalogenasas pueden ser catalizadores útiles para su biodegradación , con posibles aplicaciones en biorremediación . En el ámbito de la biocatálisis, estas enzimas despiertan un gran interés, especialmente para la producción de alcoholes ópticamente puros. Por tanto, la identificación de enzimas deshalogenantes con patrones de selectividad apropiados es muy importante en términos de su utilidad industrial.
