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Formato C-acetiltransferasa

En enzimología , la C-acetiltransferasa de formato ( piruvato formiato liasa ) ( EC 2.3.1.54) es una enzima . La piruvato formiato liasa se encuentra en Escherichia coli [1] y otros organismos . Ayuda a regular el metabolismo anaeróbico de la glucosa . Utilizando química radical no redox, cataliza la conversión reversible de piruvato y coenzima-A en formato y acetil-CoA . La reacción ocurre de la siguiente manera:

Esta enzima pertenece a la familia de las transferasas , específicamente aquellas aciltransferasas que transfieren grupos distintos de los grupos aminoacilo. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es acetil-CoA:formiato C-acetiltransferasa . Otros nombres de uso común incluyen piruvato formiato-liasa , pirúvico formiato-liasa y formiato acetiltransferasa . Esta enzima participa en 3 vías metabólicas : metabolismo del piruvato , metabolismo del propanoato y metabolismo del butanoato .

Estudios estructurales

A finales de 2007, se han resuelto 8 estructuras para esta clase de enzimas, con códigos de acceso PDB 1CM5, 1H16, 1H17, 1H18, 1MZO, 1QHM, 2PFL y 3PFL.

La piruvato formiato liasa es un homodímero formado por subunidades de 85 kDa y 759 residuos . Tiene un motivo de barril beta/alfa de 10 hebras en el que se inserta un dedo beta que contiene residuos catalíticos importantes . El sitio activo de la enzima, dilucidado mediante cristalografía de rayos X , contiene tres aminoácidos esenciales que realizan la catálisis ( Gly734 , Cys418 y Cys419), tres residuos principales que mantienen cerca el sustrato piruvato ( Arg435 , Arg176 y Ala272 ) y dos residuos hidrófobos flanqueantes ( Trp333 y Phe432 ). [2]

Los estudios han encontrado similitudes estructurales entre el sitio activo de la piruvato formiato liasa y el de las enzimas ribonucleótido reductasa (RNR) de clase I y clase III. [2] [3]

Mecanismo

Papeles de los tres residuos catalíticos

Se ha demostrado que: [4] [5]

Pasos

  1. El mecanismo propuesto para la piruvato formiato liasa comienza con la transferencia de radicales de Gly734 a Cys418, a través de Cys419.
  2. El radical tiilo Cys418 se agrega covalentemente al C2 (segundo átomo de carbono) del piruvato, generando un intermedio acetil-enzima (que ahora contiene el radical).
  3. El intermediario acetil-enzima libera un radical formilo que sufre una transferencia de átomos de hidrógeno con Cys419. Esto genera formato y un radical Cys419.
  4. La coenzima A entra y experimenta una transferencia de átomo de hidrógeno con el radical Cys419 para generar un radical coenzima A.
  5. Luego, el radical coenzima A recoge el grupo acetilo de Cys418 para generar acetil-CoA, dejando atrás un radical Cys418.
  6. Luego, la piruvato formiato liasa puede sufrir una transferencia radical para volver a colocar el radical en Gly734.

Tenga en cuenta que cada paso es reversible. [4] [5]

Regulación

Dos enzimas adicionales regulan los estados de “activación” y “desactivación” de la piruvato formiato liasa para regular el metabolismo anaeróbico de la glucosa: la piruvato formiato liasa activasa (AE) y la piruvato formiato liasa desactivasa. La piruvato formiato liasa activada permite la formación de acetil-CoA, una pequeña molécula importante en la producción de energía, cuando el piruvato está disponible. La piruvato formiato liasa desactivada, incluso con sustratos presentes, no cataliza la reacción.

La piruvato formiato liasa activasa es parte de la superfamilia de radicales SAM ( S-adenosilmetionina ). La enzima activa la piruvato formiato liasa al convertir Gly734 (GH) en un radical Gly734 (G * ) a través de un radical 5'-desoxiadenosilo (a través de un radical SAM ). [6]

Para obtener más información sobre la activación de SAM radical y las enzimas SAM radicales , consulte la discusión de Wang et al., 2007. [7]

La desactivación de la piruvato formiato liasa “desactiva” la piruvato formiato liasa al extinguir el radical Gly734. [8] Además, la piruvato formiato liasa es sensible al oxígeno molecular (O 2 ), cuya presencia apaga la enzima. [9]

Referencias

  1. ^ Knappe J, Blaschkowski HP, Grobner P, Schmitt T (1974). "Piruvato formiato-liasa de Escherichia coli: el intermedio acetil-enzima". euros. J. Bioquímica . 50 (1): 253–63. doi :10.1111/j.1432-1033.1974.tb03894.x. PMID  4615902.
  2. ^ ab Becker A., ​​Fritz-Wolf K., Kabsch W., Knappe J., Schultz S., Volker wagner AF Estructura y mecanismo de la enzima radical glicílico piruvato formiato-liasa. 1999 Nat. Struct. Biol. 6: 969–975.
  3. ^ Leppanen VM, Merckel MC, Ollis DL, Wong KK, Kozarich JW, Goldman A. La piruvato formiato liasa es estructuralmente homóloga a la ribonucleótido reductasa tipo I. 1999 Structure 7: 733–744.
  4. ^ ab Becker, A., Kabsch W. Estructura de rayos X de la piruvato formiato-liasa en complejo con piruvato y CoA. Cómo la enzima utiliza el radical tiilo Cys-418 para la escisión del piruvato. 2002 J Biol Chem. 277(42): 40036–42.
  5. ^ ab Plaga, W., Wielhaber, G., Wallach, J., Knappe, J. Modificación de Cys-418 de la piruvato formiato-liasa por ácido metacrílico, basándose en su mecanismo radical. 2000 FEBS Lett. 466(1): 45–8.
  6. ^ Frey, M., Rothe, M., Wagner, AF., Knappe, J. Síntesis dependiente de adenosilmetionina del radical glicilo en la piruvato formiato-liasa mediante abstracción del átomo de hidrógeno pro-S de la glicina C-2. Estudios de la enzima sustituida con [2H]glicina y péptidos homólogos al sitio 734 de la glicina. 1994 J Biol Chem. 269(17):12432–7.
  7. ^ Wang, SC., Frey PA. S-adenosilmetionina como oxidante: la superfamilia radical SAM. 2007 Trends Biochem. Sci. 32(3): 101–10.
  8. ^ Nnyepi, MR., Peng, Y., Broderick, JB . Inactivación de la piruvato formiato-liasa de E. coli: papel de AdhE y moléculas pequeñas. 2007 Arch Biochem Biophys. 459(1):1–9.
  9. ^ Zhang, W., Wong, KK., Magliozzo, RS., Kozarich, JW. Inactivación de la piruvato formiato-liasa por dioxígeno: definición de la interacción mecanística de la glicina 734 y la cisteína 419 mediante EPR por congelación-extinción rápida. 2001 Biochemistry 40(13): 4123–30.