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Purinosoma

La síntesis de IMP .
El esquema de colores es el siguiente: enzimas , coenzimas , nombres de sustratos , iones metálicos , moléculas inorgánicas.

El purinosoma es un supuesto complejo multienzimático que lleva a cabo la biosíntesis de purina de novo dentro de la célula. Se postula que incluye las seis enzimas humanas identificadas como participantes directos en esta vía biosintética de diez pasos que convierte el pirofosfato de fosforribosil en monofosfato de inosina :

Historia

Hipótesis

Se ha postulado que las enzimas de la vía de biosíntesis de purina de novo de múltiples pasos forman un complejo multienzimático para facilitar la canalización del sustrato entre cada enzima de la vía. Existen ligeras variaciones de la vía entre filos; sin embargo, hay 13 enzimas que pueden considerarse parte de esta vía biosintética. [1] Varias funciones enzimáticas individuales se han consolidado en cadenas polipeptídicas bifuncionales o trifuncionales individuales en organismos superiores, lo que sugiere que existen interacciones físicas estables entre enzimas. [2] [3] La consolidación funcional de los pasos 2, 3 y 5 de la vía en una sola enzima en organismos superiores como los humanos sugiere una proximidad física local de la enzima para el paso 4 a la enzima trifuncional. [2] [4] [5]

Evidencia de un complejo

Las enzimas de biosíntesis de purina pueden co-purificarse bajo ciertas condiciones. [6] [7] Un complejo de dos enzimas de la vía particular GART y ATIC puede aislarse con la enzima de producción de cofactor C1THF sintasa y SHMT1. [8] Los estudios cinéticos muestran evidencia de canalización de sustrato entre PPAT y GART, pero no se pudo obtener evidencia de su interacción física proteína-proteína. [9] Hasta ahora, no se ha logrado el aislamiento de un complejo multienzimático que incluya todas las enzimas de biosíntesis de purina. En levadura, se demostró que algunas enzimas implicadas en la vía de biosíntesis de purina de novo pueden formar puntuaciones a mesoescala en las células. [10] En E. coli , el cribado de interacción proteína-proteína binaria ha demostrado la posible existencia de un equivalente de purinosoma bacteriano con una arquitectura diferente a la de las células de mamíferos [11] [12]

Macrocuerpos del purinosoma

Macrocuerpos compuestos por miembros del purinosoma .
Las enzimas de biosíntesis de purina se agrupan en cuerpos intracelulares discretos cuando se expresan transitoriamente como fusiones con la proteína fluorescente verde mejorada ( EGFP ) en células HeLa. [13] FGAMS es un nombre alternativo para PFAS.

Los macrocuerpos purinosoma (también conocidos como cuerpos, cúmulos, focos, puntos) describen el ensamblaje de enzimas biosintéticas de purina humanas marcadas con fluorescencia en cuerpos visibles mediante microscopía de fluorescencia. La teoría de los cuerpos purinosoma afirma que los cuerpos purinosoma se ensamblan a partir de proteínas normalmente dispersas en la célula, y este ensamblaje se manifiesta cuando la demanda de purinas excede la cantidad suministrada por la vía de recuperación de purinas , como cuando el medio extracelular se agota de purinas. Además de las 6 proteínas de la vía de biosíntesis de purinas, los macrocuerpos purinosoma están compuestos por al menos 10 proteínas adicionales que no participan en la biosíntesis de purinas. Debido a la naturaleza de su expresión y asociación con proteínas de respuesta al estrés celular, los macrocuerpos purinosoma pueden ser en realidad cuerpos proteicos agregados .

Descubrimiento inicial

Se cree que el purinosoma humano se identificó en 2008 mediante la observación de que las construcciones de fusión de GFP expresadas transitoriamente de proteínas de biosíntesis de purina forman macrocuerpos. [14] [15] Posteriormente se descubrió que una enzima de folato que no participa directamente en la vía de biosíntesis de purina, la 5,10-meteniltetrahidrofolato sintasa (MTHFS), formaba parte de los macrocuerpos del purinosoma mediante el mismo enfoque. [16] La relevancia biológica de la inclusión de esta enzima de folato en el macrocuerpo del purinosoma no está clara: si bien proporciona sustrato para que una enzima de folato trifuncional, la C1THF sintasa, genere un cofactor clave para la biosíntesis de purina, la C1THF sintasa no forma parte de los macrocuerpos del purinosoma. [14] Curiosamente, los niveles de hipoxantina no alteran los macrocuerpos del purinosoma, [14] pero la adición de adenosina o guanosina suprime la formación de cuerpos macromoleculares formados por la enzima de folato. [16]

Agregación

Estudios posteriores de 2013 respaldan la interpretación de que esos macrocuerpos podrían ser artefactos de proteínas agregadas que comúnmente resultan de la expresión de proteínas de fusión. [13] Se encontró que las características de los cuerpos purinosoma eran compartidas entre las de los agregados de proteínas canónicas, como la inducción por peróxido. Si bien también se encontró que los cuerpos purinosoma estaban asociados con la muerte celular temprana, no está claro si los cuerpos eran una causa de ese estrés o más bien un indicador de células estresadas.

Discrepancias

La inhibición de la polimerización de microtúbulos con nocodazol bloquea la formación de los macrocuerpos del purinosomal y reduce el flujo de biosíntesis de purina de novo . [17] Sin embargo, el nocodazol también bloquea la formación de agresomas , lo que complica la interpretación de estas observaciones. Se encontró que la inhibición parcial de la caseína quinasa 2 por inhibidores de moléculas pequeñas - 4,5,6,7-tetrabromo-1H-benzimidazol (TBI), 2-dimetilamino-4,5,6,7-tetrabromo-1H-benzimidazol (DMAT), ácido tetrabromocinámico (TBCA) o ácido elágico - induce la formación de macrocuerpos del purinosomal, mientras que otro inhibidor, el 4,5,6,7-tetrabromobenzotriazol (TBB) indujo la formación de macrocuerpos del purinosomal a baja concentración pero no a alta concentración, y causó la disociación de los cuerpos formados en respuesta a DMAT. [18] Para complicar la interpretación de estos datos, también se sabe que la inhibición de la caseína quinasa 2 altera cientos de procesos celulares, entre ellos la homeostasis de proteínas que regula la agregación de proteínas .

Miembros adicionales de los macrocuerpos del purinosoma

Proteínas excluidas de los macrocuerpos del purinosoma

Referencias

  1. ^ Kornberg, A. (1982). "Suplemento a la replicación del ADN". San Francisco:Freeman .
  2. ^ ab Henikoff, S.; Keene, MA; Sloan, S.; Bleskan, J.; Hards, R.; Patterson, D. (1986). "Las actividades enzimáticas de la vía de las purinas múltiples están codificadas en un único locus genético en Drosophila". Proc. Natl. Sci. EE. UU . . 83 (3): 720–24. Bibcode :1986PNAS...83..720H. doi : 10.1073/pnas.83.3.720 . PMC 322936 . PMID  3080748. 
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