La prolil isomerasa (también conocida como peptidilprolil isomerasa o PPIasa ) es una enzima ( EC 5.2.1.8) que se encuentra tanto en procariotas como en eucariotas y que interconvierte los isómeros cis y trans de los enlaces peptídicos con el aminoácido prolina . [1] La prolina tiene un enlace peptídico conformacionalmente restringido inusualmente debido a su estructura cíclica con su cadena lateral unida a su nitrógeno amínico secundario . La mayoría de los aminoácidos tienen una fuerte preferencia energética por la conformación del enlace peptídico trans debido al impedimento estérico , pero la estructura inusual de la prolina estabiliza la forma cis de modo que ambos isómeros se pueblan en condiciones biológicamente relevantes. Las proteínas con actividad de prolil isomerasa incluyen ciclofilina , FKBP y parvulina , aunque las proteínas más grandes también pueden contener dominios de prolil isomerasa .
La prolina es única entre los aminoácidos naturales por tener una diferencia relativamente pequeña en energía libre entre la configuración cis de su enlace peptídico y la forma trans más común. La energía de activación requerida para catalizar la isomerización entre cis y trans es relativamente alta: ~20 kcal/mol ( cf. ~0 kcal/mol para enlaces peptídicos regulares). A diferencia de los enlaces peptídicos regulares, el enlace peptídico X-prolil no adoptará la conformación deseada espontáneamente, por lo tanto, el proceso de isomerización cis-trans puede ser el paso limitante de la velocidad en el proceso de plegamiento de proteínas . Por lo tanto, las prolil isomerasas funcionan como chaperonas de plegamiento de proteínas . Los enlaces peptídicos cis N-terminales a los residuos de prolina a menudo se ubican en el primer residuo de ciertos tipos de giros cerrados en la estructura principal de la proteína. Las proteínas que contienen cis -prolinas estructurales en el estado nativo incluyen ribonucleasa A , ribonucleasa T1 , beta lactamasa , ciclofilina y algunas interleucinas .
El plegamiento de la prolil isomerasa puede ser autocatalítico y, por lo tanto, la velocidad del plegamiento depende de la concentración del reactivo. Se cree que la parvulina y la FKBP citosólica humana catalizan sus propios procesos de plegamiento.
Los métodos para identificar la presencia de un proceso de isomerización de prolina limitante de la velocidad en un evento de plegamiento de proteínas incluyen:
Es importante señalar que no todos los enlaces peptídicos de prolina son críticos para la estructura o función de una proteína, y no todos estos enlaces tienen una influencia significativa en la cinética de plegamiento, especialmente los enlaces trans . Además, algunas prolil isomerasas tienen un grado de especificidad de secuencia y, por lo tanto, pueden no catalizar la isomerización de prolinas en ciertos contextos de secuencia.
La actividad de la prolil isomerasa se descubrió por primera vez utilizando un ensayo basado en quimotripsina . La enzima proteolítica quimotripsina tiene una especificidad de sustrato muy alta para el péptido de cuatro residuos Ala - Ala - Pro - Phe solo cuando el enlace peptídico de prolina está en estado trans . La adición de quimotripsina a una solución que contiene un péptido reportero con esta secuencia da como resultado la escisión rápida de aproximadamente el 90% de los péptidos, mientras que aquellos péptidos con enlaces cis de prolina (aproximadamente el 10% en solución acuosa ) se escinden a una velocidad limitada por la isomerización de prolina no catalizada. La adición de una prolil isomerasa potencial acelerará esta última fase de reacción si tiene verdadera actividad de prolil isomerasa.
