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3-deshidroquinato sintasa

La enzima 3-deshidroquinato sintasa (EC 4.2.3.4) cataliza la reacción química

[[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+ ).

La reacción catalizada por la 3-deshidroquinato sintasa

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.

Esta representación de dibujos animados de la 3-deshidroquinato sintasa muestra la disposición de la estructura secundaria de la proteína.
La 3-deshidroquinato sintasa interactúa con sus sustratos NAD + , carbafosfonato y Zn2 + , que se muestran como esferas en esta representación.
Esta representación de la 3-deshidroquinato sintasa muestra la superficie de la enzima, así como el sitio activo, que se puede ver en el medio.

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

  1. ^ 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
  2. ^ 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.
  3. ^ 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.
  4. ^ 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.
  5. ^ 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. 
  6. ^ 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