[[3-desoxi- D - arabino -hept-2-ulosonato 7-fosfato]] 3-deshidroquinato + fosfato
La proteína utiliza NAD + para catalizar la reacción. [2] [3] Esta reacción es parte de la vía del shikimato que está involucrada en la biosíntesis de aminoácidos aromáticos.
La 3-deshidroquinato sintasa pertenece a la familia de las liasas , en concreto a las liasas carbono-oxígeno que actúan sobre fosfatos. Esta enzima participa en la biosíntesis de fenilalanina , tirosina y triptófano . Emplea un cofactor , el cobalto (Co 2+ ).
Fondo
La vía del shikimato se compone de siete pasos, cada uno catalizado por una enzima . La vía del shikimato es responsable de producir los precursores de los aminoácidos aromáticos , que son esenciales para nuestra dieta porque no podemos sintetizarlos en nuestros cuerpos. Solo las plantas, las bacterias y los eucariotas microbianos son capaces de producir aminoácidos aromáticos. La vía finalmente convierte el fosfoenolpiruvato y el fosfato de 4-eritrosa en corismato , el precursor de los aminoácidos aromáticos. La 3-deshidroquinato sintasa es la enzima que cataliza la reacción en el segundo paso de esta vía. Este segundo paso de la reacción elimina un fosfato del 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato, lo que da como resultado 3-deshidroquinato. La 3-deshidroquinato sintasa es una enzima monomérica y tiene un peso molecular de 39.000. [4] La 3-deshidroquinato sintasa es activada por fosfato inorgánico y requiere NAD + para su actividad, aunque la reacción en total es neutra cuando es catalizada por una enzima. [4]
Función
La 3-deshidroquinato sintasa utiliza un mecanismo complejo de múltiples pasos que incluye oxidación de alcohol, β-eliminación de fosfato, reducción de carbonilo, apertura de anillo y condensación aldólica intramolecular. [5]
La deshidroquinato sintasa requiere NAD + y un cofactor de cobalto para catalizar la conversión de 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato en 3-deshidroquinato. La deshidroquinato sintasa es de particular interés debido a su actividad complicada en relación con su pequeño tamaño. [5] En la mayoría de las bacterias, esta enzima tiene solo una función. Sin embargo, en hongos y protistas, es parte del complejo AROM pentafuncional que comprende los pasos dos, tres, cuatro, cinco y seis de la vía del shikimato. Junto con la 3-deshidroquinato deshidratasa , la 3-deshidroquinato sintasa forma el núcleo de este complejo. [6]
Aplicaciones
La 3-deshidroquinato sintasa cataliza el segundo paso de la vía del shikimato, que es esencial para la producción de aminoácidos aromáticos en bacterias, plantas y hongos, pero no en mamíferos. Esto la convierte en un objetivo ideal para nuevos agentes antimicrobianos, agentes antiparasitarios y herbicidas. [1] Otras enzimas de la vía del shikimato ya han sido estudiadas y utilizadas como herbicidas.
Nomenclatura
El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 3-desoxi- D - arabin -hept-2-ulosonato-7-fosfato fosfato-liasa (ciclizante; formadora de 3-deshidroquinato) . Otros nombres de uso común incluyen 5-deshidroquinato sintasa, ácido 5-deshidroquínico sintetasa, deshidroquinato sintasa, 3-deshidroquinato sintetasa, 3-desoxi-arabino-heptulosonato-7-fosfato fosfato-liasa (ciclizante) y 3-desoxi-arabino-heptulonato-7-fosfato fosfato-liasa (ciclizante).
Referencias
^ ab PDB : 3CLH ; Liu JS, Cheng WC, Wang HJ, Chen YC, Wang WC (agosto de 2008). "Descubrimiento de inhibidores basados en la estructura de la deshidroquinato sintasa de Helicobacter pylori". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 373 (1): 1–7. doi :10.1016/j.bbrc.2008.05.070. PMID 18503755.; renderizado con MacPyMOL
^ Hawkins AR, Lamb HK (agosto de 1995). "La biología molecular de las proteínas multidominio. Ejemplos seleccionados". Revista Europea de Bioquímica . 232 (1): 7–18. doi :10.1111/j.1432-1033.1995.tb20775.x. PMID 7556173.
^ Barten R, Meyer TF (abril de 1998). "Clonación y caracterización del gen aroB de Neisseria gonorrhoeae". Genética molecular y general . 258 (1–2): 34–44. doi :10.1007/s004380050704. PMID 9613570. S2CID 26380973.
^ ab Herrmann KM, Weaver LM (junio de 1999). "La vía del shikimato". Revisión anual de fisiología vegetal y biología molecular vegetal . 50 : 473–503. doi :10.1146/annurev.arplant.50.1.473. PMID 15012217.
^ ab Negron L, Patchett ML, Parker EJ (2011). "Expresión, purificación y caracterización de la deshidroquinato sintasa de Pyrococcus furiosus". Enzyme Research . 2011 : 134893. doi : 10.4061/2011/134893 . PMC 3092513 . PMID 21603259.
^ Arora Verasztó, H; Logotheti, M; Albrecht, R; Leitner, A; Zhu, H; Hartmann, MD (6 de julio de 2020). "Arquitectura y dinámica funcional del complejo AROM pentafuncional". Nature Chemical Biology . 16 (9): 973–978. doi :10.1038/s41589-020-0587-9. PMID 32632294. S2CID 220375879.
Lectura adicional
Rotenberg SL, Sprinson DB (diciembre de 1970). "Mecanismo y estereoquímica de la 5-deshidroquinato sintetasa". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 67 (4): 1669–72. Bibcode :1970PNAS...67.1669R. doi : 10.1073/pnas.67.4.1669 . PMC 283410 . PMID 5275368.
Srinivasan PR, Rothschild J, Sprinson DB (octubre de 1963). "La conversión enzimática del ácido 3-desoxi-d-arabino-heptulosónico 7-fosfato a 5-deshidroquinato". The Journal of Biological Chemistry . 238 (10): 3176–82. doi : 10.1016/S0021-9258(18)48643-7 . PMID 14085358.
Bender SL, Mehdi S, Knowles JR (septiembre de 1989). "Deshidroquinato sintasa: el papel de los cationes metálicos divalentes y del dinucleótido de nicotinamida y adenina en la catálisis". Bioquímica . 28 (19): 7555–60. doi :10.1021/bi00445a009. PMID 2514789.
Carpenter EP, Hawkins AR, Frost JW, Brown KA (julio de 1998). "La estructura de la deshidroquinato sintasa revela un sitio activo capaz de catálisis en múltiples etapas". Nature . 394 (6690): 299–302. Bibcode :1998Natur.394..299C. doi :10.1038/28431. PMID 9685163. S2CID 4423190.