La enzima urato oxidasa ( UO ), uricasa o factor urato hidroxilasa independiente , ausente en los seres humanos, cataliza la oxidación del ácido úrico a 5-hidroxiisourato : [4]
La urato oxidasa se localiza principalmente en el hígado, donde forma un gran núcleo paracristalino denso en electrones en muchos peroxisomas . [5] La enzima existe como un tetrámero de subunidades idénticas, cada una de las cuales contiene un posible sitio de unión de cobre tipo 2. [6]
La urato oxidasa es una enzima homotetramérica que contiene cuatro sitios activos idénticos situados en las interfaces entre sus cuatro subunidades. La UO de A. flavus está formada por 301 residuos y tiene un peso molecular de 33438 daltons . Es única entre las oxidasas porque no requiere un átomo de metal ni un cofactor orgánico para la catálisis . El análisis de secuencia de varios organismos ha determinado que hay 24 aminoácidos que se conservan y de estos, 15 están involucrados con el sitio activo.
La urato oxidasa es la primera enzima de una vía de tres enzimas para convertir el ácido úrico en S-(+)-alantoína. Después de que el ácido úrico se convierte en 5-hidroxiisourato por la urato oxidasa, el 5-hidroxiisourato (HIU) se convierte en 2-oxo-4-hidroxi-4-carboxi-5-ureidoimidazolina (OHCU) por la HIU hidrolasa y luego en S-( +)-alantoína por la 2-oxo-4-hidroxi-4-carboxi-5-ureidoimidazolina descarboxilasa (OHCU descarboxilasa). Sin HIU hidrolasa y OHCU descarboxilasa, HIU se descompondrá espontáneamente en alantoína racémica . [7]
El sitio activo se une al ácido úrico (y sus análogos), permitiéndole interactuar con el O 2 . [8] Según la cristalografía de rayos X , es la base conjugada del ácido úrico la que se une y luego se desprotona a un dianión. El dianión se estabiliza mediante numerosos enlaces de hidrógeno, por ejemplo, con Arg 176 y Gln 228. [9] El oxígeno acepta dos electrones del dianión urato, a través de una secuencia de transferencias de un electrón, lo que finalmente produce peróxido de hidrógeno y el sustrato deshidrogenado. El deshidrourato agrega agua (hidratos) para producir 5-hidroxiisourato. [10]
Se sabe que la urato oxidasa es inhibida tanto por iones de cianuro como de cloruro . La inhibición implica interacciones anión-π entre el inhibidor y el sustrato de ácido úrico. [11]
La urato oxidasa se encuentra en casi todos los organismos, desde bacterias hasta mamíferos , pero está inactiva en los humanos y en todos los simios (grandes y menores), ya que se perdió en los ancestros hominoideos durante la evolución de los primates . [6] Esto significa que en lugar de producir alantoína como producto final de la oxidación de las purinas , la vía termina con ácido úrico. Esto lleva a que los humanos tengan niveles de urato en la sangre mucho más altos y más variables que la mayoría de los demás mamíferos. [12]
Genéticamente, la pérdida de la función urato oxidasa en humanos fue causada por dos mutaciones sin sentido en los codones 33 y 187 y un sitio de empalme aberrante. [13]
Se ha propuesto que la pérdida de la expresión del gen de la urato oxidasa ha sido ventajosa para los hominoides , ya que el ácido úrico es un poderoso antioxidante y eliminador del oxígeno singlete y de los radicales . Su presencia proporciona al cuerpo protección contra el daño oxidativo , prolongando así la vida y disminuyendo las tasas de cáncer específicas de la edad. [14]
Sin embargo, el ácido úrico desempeña un papel fisiológico complejo en varios procesos, incluida la inflamación y la señalización de peligro, [15] y las dietas modernas ricas en purinas pueden provocar hiperuricemia , que está relacionada con muchas enfermedades, incluido un mayor riesgo de desarrollar gota . [12]
La urato oxidasa está formulada como un fármaco proteico ( rasburicasa ) para el tratamiento de la hiperuricemia aguda en pacientes que reciben quimioterapia . Una forma pegilada de urato oxidasa, la pegloticasa , fue aprobada por la FDA en 2010 para el tratamiento de la gota crónica en pacientes adultos refractarios a la "terapia convencional". [dieciséis]
Los niños con linfoma no Hodgkin (NHL), específicamente con linfoma de Burkitt y leucemia linfoblástica aguda de células B (LLA-B), a menudo experimentan el síndrome de lisis tumoral (TLS), que ocurre cuando la degradación de las células tumorales por la quimioterapia libera ácido úrico y causa la formación de cristales de ácido úrico en los túbulos renales y conductos colectores . Esto puede provocar insuficiencia renal e incluso la muerte. Los estudios sugieren que los pacientes con alto riesgo de desarrollar TLS pueden beneficiarse de la administración de urato oxidasa. [17] Sin embargo, los seres humanos carecen de la enzima HIU hidroxilasa en la vía para degradar el ácido úrico a alantoína, por lo que la terapia con urato oxidasa a largo plazo podría tener efectos nocivos debido a los efectos tóxicos de la HIU. [18]
Los niveles más altos de ácido úrico también se han asociado con la epilepsia . Sin embargo, se descubrió en modelos de ratón que la alteración de la urato oxidasa en realidad disminuye la excitabilidad del cerebro y la susceptibilidad a las convulsiones. [19]
La enfermedad de injerto contra huésped (EICH) es a menudo un efecto secundario del trasplante alogénico de células madre hematopoyéticas (TCMH), impulsado por células T del donante que destruyen el tejido del huésped. Se ha demostrado que el ácido úrico aumenta la respuesta de las células T, por lo que los ensayos clínicos han demostrado que se puede administrar urato oxidasa para disminuir los niveles de ácido úrico en el paciente y, posteriormente, disminuir la probabilidad de EICH. [20]
La UO también es una enzima esencial en la vía de los ureidos, donde se produce la fijación de nitrógeno en los nódulos de las raíces de las legumbres . El nitrógeno fijado se convierte en metabolitos que se transportan desde las raíces por toda la planta para proporcionar el nitrógeno necesario para la biosíntesis de aminoácidos .
En las legumbres se encuentran 2 formas de uricasa: en las raíces, la forma tetramérica; y, en las células no infectadas de los nódulos de las raíces, una forma monomérica, que desempeña un papel importante en la fijación de nitrógeno. [21]
La urato oxidasa es un ejemplo notable de la existencia de enzimas isofuncionales no homólogas , proteínas con origen evolutivo independiente que catalizan la misma reacción química .
Además de la urato oxidasa sin cofactor (UOX), que se encuentra en los tres dominios de la vida, se conocen otras proteínas bacterianas que catalizan la misma reacción sin estar evolutivamente relacionadas con la UOX. Se trata de dos oxidasas diferentes (llamadas HpxO y HpyO) que utilizan FAD y NAD+ como cofactores , y una proteína de membrana integral (llamada PuuD) que además contiene un dominio de proteína citocromo c . [22]
