La enzima diaminopimelato descarboxilasa ( EC 4.1.1.20) cataliza la ruptura de enlaces carbono-carbono en el meso - 2,6-diaminoheptanodioato (diaminopimelato) para producir CO2 y L - lisina , el aminoácido esencial. Emplea el cofactor fosfato de piridoxal , también conocido como PLP, que participa en numerosas reacciones enzimáticas de transaminación , descarboxilación y desaminación . [1]
Esta enzima pertenece a la familia de las liasas , específicamente a las carboxi-liasas, que rompen enlaces carbono-carbono. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es meso -2,6-diaminoheptanodioato carboxi-liasa (formadora de L-lisina) . La DAP-descarboxilasa cataliza el paso final en la vía biosintética de meso-diaminopimelato/lisina. [2] La lisina se utiliza para la síntesis de proteínas y se utiliza en la capa de peptidoglicano de las paredes celulares de las bacterias Gram-positivas . [2] Esta enzima no se encuentra en humanos, pero el ortólogo es la ornitina descarboxilasa . [3]
La DAPDC es una enzima dependiente de PLP que pertenece a la familia de las racemasas de alanina . [4] Esta enzima es generalmente dimérica y cada monómero contiene dos dominios. [5] El primer dominio es el barril α/β N-terminal que une el PLP al residuo de lisina del sitio activo. [3] [4] [5] El segundo dominio es el sándwich β C-terminal . [4] [5] El sitio activo se forma a partir de residuos presentes en ambos dominios, lo que da como resultado dos sitios activos dentro del dímero. [5]
El DAPDC es estereoquímicamente específico debido a las quirales opuestas en cada extremo del diaminopimelato. [5] Para que se genere la L-lisina sobre la D-lisina, debe producirse una descarboxilación en el extremo D. El que el DAPDC reconozca o no el extremo depende de la formación de una base de Schiff con PLP. [5]
Si bien la mayoría de los DAPDC que se encuentran en varias especies de bacterias tienen los mismos componentes básicos, no todas las especies siguen la misma estructura. [3] Algunas especies de bacterias, como Mycobacterium tuberculosis, se han observado como un tetrámero . [6] El tetrámero tiene forma de anillo con los sitios activos accesibles desde el interior de la enzima. [6]
El primer paso en el mecanismo es la formación de una base de Schiff con el grupo amino del sustrato . [5] El residuo de lisina que une PLP a la estructura es reemplazado por diaminopimelato . [4] [7] Luego, DAPDC usa la interacción de 3 residuos ( arginina , aspartato y glutamato ) dentro del sitio activo para identificar el estereocentro D. [3] [7] El DAP se descarboxila y luego se estabiliza con PLP. [4] No está claro qué ácido general se protona después de la descarboxilación, pero se especula que el residuo de lisina es el donante. [7]
El DAPDC está regulado por el producto L-lisina en concentraciones relativamente altas. [3] [8] Los compuestos que son similares al DAP en complejidad química no inhiben la reacción, posiblemente debido a que las reglas de residuos crean ángulos de enlace específicos. [3] Las diaminas tienen un efecto inhibidor más fuerte en comparación con los ácidos dicarboxílicos , probablemente debido a interacciones con PLP. [3]
Dado que hay tres vías para convertir aspartato en lisina, este es claramente un proceso esencial para la célula, particularmente en la construcción de paredes celulares en bacterias Gram-positivas. [2] [9] No existe un proceso para producir lisina en humanos, pero la ornitina descarboxilasa comparte muchas similitudes con DAPDC. [4] Ambas enzimas usan PLP como cofactor y tienen estructuras similares que forman los sitios activos. [7] Sin embargo, DAPDC difiere en que descarboxila en el estereocentro D y es altamente estereoespecífico . [7] Estas características únicas hacen que DAPDC sea un buen candidato para estudios antibacterianos porque los inhibidores potenciales de un paso tan integral en la viabilidad celular probablemente no interactuarían con los procesos necesarios dentro de los humanos.
