Las leucil aminopeptidasas ( EC 3.4.11.1, leucina aminopeptidasa , LAP , leucil peptidasa , peptidasa S , aminopeptidasa del citosol , catepsina III , L-leucina aminopeptidasa , leucinaminopeptidasa , leucinamida aminopeptidasa , proteínas FTBL , proteinatos FTBL , aminopeptidasa II , aminopeptidasa III , aminopeptidasa I ) son enzimas que catalizan preferentemente la hidrólisis de residuos de leucina en el extremo N de péptidos y proteínas . Sin embargo, también se pueden escindir otros residuos del extremo N. Se han encontrado LAP en superreinos . Las LAP identificadas incluyen LAP humana, LAP de cristalino bovino , LAP porcina , LAP de Escherichia coli ( E. coli ) (también conocida como PepA o XerB) y la LAP ácida específica de solanáceas (LAP-A) en el tomate ( Solanum lycopersicum ).
Se ha descubierto que los sitios activos en PepA y en LAP de lente bovina son similares. [1] En la imagen a continuación se muestra el modelo propuesto para el sitio activo de LAP-A en tomate basado en el trabajo de Strater et al . [2] También se sabe que la bioquímica de las LAP de estos tres reinos es muy similar. PepA, LAP de lente bovina y LAP-A escinden preferentemente residuos de leucina, arginina y metionina N-terminales . Todas estas enzimas son metalopeptidasas que requieren cationes metálicos divalentes para su actividad enzimática. [3] Las enzimas son activas en presencia de Mn +2 , Mg +2 y Zn +2 . También se sabe que estas enzimas tienen un pH alto (pH 8) y una temperatura óptima. A pH 8, la actividad enzimática más alta se observa a 60 °C. También se sabe que PepA, LAP de lente bovina y LAP-A forman hexámeros in vivo . En 1999, Gu et al. demostraron que seis protómeros LAP-A inactivos enzimáticamente de 55 kDa se unen para formar el hexámero LAP-A bioactivo de 353 kDa. Se han construido las estructuras del protómero LAP de cristalino bovino y del hexámero biológicamente activo [4] que se pueden encontrar en Protein Data Bank (2J9A).
Históricamente, los mecanismos de las carboxipeptidasas y las endoproteasas han sido mucho más estudiados y comprendidos por los investigadores (Ref. #6 Lipscomb 1990). El trabajo de las últimas dos décadas ha proporcionado un conocimiento vital sobre los mecanismos de las aminopeptidasas. El mecanismo de
Se han dilucidado la LAP y la PepA del cristalino bovino (Ref. 1 y 2), sin embargo, en este momento se desconoce el mecanismo exacto de la LAP-A del tomate. Una búsqueda en la literatura actual no indica que se estén realizando nuevas investigaciones para determinar el mecanismo exacto de la LAP-A. Con base en las similitudes bioquímicas de las LAP entre reinos, el mecanismo de la LAP-A puede ser similar al de la LAP y la PepA del cristalino bovino.
Aunque alguna vez se pensó que era un gen de mantenimiento necesario únicamente para la renovación de proteínas , estudios han demostrado que LAP-A tiene un papel regulador en la respuesta inmune del tomate.
Para sobrevivir, las plantas deben ser capaces de responder a muchos tipos de estrés biótico y abiótico , incluyendo el ataque de patógenos , insectos perforadores/chupadores , herbivoría y heridas mecánicas. Estos tipos de estrés activan vías especializadas de transducción de señales , que son específicas para el factor estresante y la cantidad de daño tisular infligido. De manera similar a las heridas mecánicas, los insectos masticadores, como el gusano cuerno del tabaco (Manduca sexta, una de las principales plagas del tomate), causan un daño tisular extenso que activa la respuesta mediada por el ácido jasmónico (AJ) (Walling 2000). Esta respuesta mediada por el AJ gira en torno a la vía octadecanoide , que es responsable de la síntesis del AJ y de varias otras moléculas de señalización potentes, y termina en la regulación de dos conjuntos de genes cuya expresión cambia con el tiempo. Los genes tempranos amplifican la señal de la herida y pueden detectarse entre 30 minutos y 2 horas después del daño (Ryan 2000). La expresión tardía de genes puede observarse entre 4 y 24 horas después de la herida. Los productos de los genes de respuesta tardía actúan como elementos disuasorios para la alimentación de insectos masticadores, a menudo disminuyendo el valor nutricional de los alimentos ingeridos o interfiriendo con la función intestinal de los insectos (Walling 2000). Por ejemplo, los inhibidores de la serina proteinasa (Pins) interfieren con las proteasas digestivas en el intestino de los insectos y las polifenol oxidasas (PPO) actúan para disminuir el valor nutritivo de las hojas de las plantas después de la ingestión por herbívoros (Johnson et al. 1989; Ryan 2000; Orozco-Cardenas 2001). Consulte la Imagen 3 para ver un resumen de la respuesta a la herida en el tomate.
La respuesta de la planta en esta vía octadecanoides es similar a las vías de las prostaglandinas y los leucotrienos en los mamíferos (Ref. Walling 2000). Esta vía en particular es inhibida por el ácido salicílico .
Fowler et al. han demostrado que la LAP-A, un producto de la vía octadecanoide en algunas plantas solanáceas, tiene un papel regulador en la respuesta tardía a las heridas del tomate. Se realizaron experimentos utilizando tres genotipos de plantas de tomate: plantas de tipo salvaje (WT), plantas (LapA-SI) que fueron silenciadas para LAP-A y LapA-OX que expresaban constitutivamente LAP-A. La expresión tardía del gen se inhibió en las plantas LapA-SI heridas, y las plantas LapA-SI también fueron más susceptibles a la alimentación del gusano cuerno del tabaco, en relación con las plantas de tipo salvaje (WT). En comparación, las hojas LapA-OX heridas exhibieron niveles elevados de acumulación de ARN del gen tardío, una mayor resistencia a la herbivoría y una expresión extendida de genes de respuesta tardía a las heridas. Estos datos sugieren que la LAP-A funciona en la regulación tanto de la intensidad como de la persistencia de la respuesta tardía a las heridas. Sin embargo, la LapA-OX no dañada no acumuló transcripciones de ARN de genes tardíos , lo que sugiere que la presencia de LAP-A por sí sola no es suficiente para inducir la expresión tardía de genes. LAP-A es la primera aminopeptidasa vegetal que ha demostrado tener un papel regulador en la vía de transducción de señales.
Las proteínas LAP se expresan en una variedad de organismos marinos como un método para hacer frente a la amenaza osmótica que la alta salinidad representa para la célula. Durante los episodios de alta salinidad, la LAP inicia la catálisis de proteínas para liberar aminoácidos en la célula en un intento de equilibrar las altas concentraciones de iones en el ambiente externo. [5]
