La lipoil sintasa es una enzima que pertenece a la familia radical SAM ( S -adenosil metionina ). Dentro de la superfamilia radical SAM, la lipoil sintasa pertenece a una subfamilia de enzimas que catalizan reacciones de inserción de azufre. Las enzimas de esta subfamilia se diferencian de las enzimas SAM radicales generales, ya que contienen dos grupos 4Fe-4S . De estos grupos, las enzimas obtienen los grupos de azufre que serán transferidos a los sustratos correspondientes. [1] Esta enzima en particular participa en el paso final del metabolismo del ácido lipoico , transfiriendo dos átomos de azufre de su grupo 4Fe-4S a la proteína N 6 -(octanoil)lisina mediante la generación de radicales . Esta enzima suele localizarse en las mitocondrias . Dos organismos que han sido ampliamente estudiados con respecto a esta enzima son Escherichia coli y Mycobacterium tuberculosis . Actualmente se está estudiando en otros organismos, incluidos levaduras, plantas y humanos.
El nombre sistemático de esta clase de enzimas es proteína N6-(octanoil)lisina:azufre sulfurtransferasa . Otros nombres de uso común incluyen:
La longitud de la secuencia de la lipoil sintasa de M. tuberculosis es de aproximadamente 331 aminoácidos. La estructura se compone de 11 hélices α y 7 láminas β, con múltiples estructuras de bucle que conectan los otros componentes. Los dos grupos [4Fe-4S] están ubicados dentro de la estructura y aparecen en forma cúbica tridimensional. Una molécula de DTV ((2S,3S)-1,4-Dimercaptobutano-2,3-diol), más comúnmente conocida como DTT ( ditiotreitol ), también está presente dentro de la estructura. Esta molécula se encarga de proteger los grupos tiol de la oxidación. La molécula también está rodeada de moléculas de agua, que forman enlaces de hidrógeno con residuos laterales para estabilizar la estructura. Se muestra la estructura de la enzima.
Como se mencionó anteriormente, la lipoil sintasa es miembro de una subfamilia de la familia de enzimas radicales SAM (S-adenosil metionina), que utiliza un cofactor de grupo [4Fe-4S] . Esta enzima utiliza este cofactor para producir el radical 5'-desoxiadenosil 5' (5'-dA). [2] La propia lipoil sintasa utiliza este radical para extraer hidrógenos de los carbonos 6 y 8 del sustrato de la proteína N 6 (octanoil) lisina. Luego, dos azufres de uno de los dos grupos [4Fe-4S] de la lipoil sintasa, conocidos como grupo auxiliar, se unen a los carbonos 6.º y 8.º en lugar de los hidrógenos extraídos. El sustrato de la proteína N6-(octanoil)lisina se convierte luego en la proteína N 6 -(lipoil)lisina. La figura de la derecha muestra la lisina interactuando con el grupo auxiliar para agregar un azufre, que luego se convierte en un grupo [4Fe-3S]. El otro grupo [4Fe-4S] está coordinado por el motivo radical SAM de la enzima (CxxxCxxC) y participa en la química característica del radical SAM para activar el sustrato para la posterior inserción de azufre. [3] Los tres sustratos de esta enzima son N6-(octanoil)lisina, azufre y S-adenosil-L-metionina . Los tres productos son N6-(lipoil)lisina, L-metionina y 5'-desoxiadenosina . A continuación se muestra la reacción general catalizada por la lipoil sintasa, con las estructuras de cada sustrato y producto.
Esta enzima participa en el metabolismo del ácido lipoico , donde realiza el paso final en la biosíntesis del ácido lipoico. El ácido lipoico es un cofactor que tiene diferentes funciones dentro de diferentes organismos. [4] La generación de ácido lipoico en las células de levadura aumenta el número de divisiones en las células y también las protege del peróxido de hidrógeno. [5] El ácido lipoico es un cofactor importante en muchos sistemas enzimáticos, y uno de ellos es el complejo piruvato deshidrogenasa . [6] Los estudios que reprimieron la función de la lipoil sintasa en las semillas de Arabidopsis thaliana demostraron que esto no tuvo efectos adversos sobre el crecimiento y el peso de las semillas, pero acortó el tiempo de generación y el tiempo de floración de las plantas. La represión dio como resultado tiempos de floración más tempranos y disminuyó los tiempos de generación entre semillas en casi un 10%. [7]
Se ha descubierto que la sobreexpresión de esta enzima en plantas de girasol eventualmente secuestra la cantidad de SAM presente en plantas transgénicas de Arabidopsis . SAM es una molécula que también se requiere en otros complejos enzimáticos que se encuentran en esta planta, así como en la estructura general de la planta, por lo que este secuestro puede causar una reducción en la biosíntesis de ácidos grasos en las semillas de Arabidopsis . [8]
