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Epóxido hidrolasa microsomal

En enzimología , una epóxido hidrolasa microsomal ( mEH ) ( EC 3.3.2.9) es una enzima que cataliza la reacción de hidrólisis entre un epóxido y agua para formar un diol .

Hidrólisis de un anillo epóxico

Esta enzima desempeña un papel en la absorción de sales biliares en el intestino grueso . Funciona como un transportador dependiente de Na+ . Esta enzima participa en el metabolismo de xenobióticos por el citocromo p450 . Se ha identificado que la mEH desempeña un papel importante en la desintoxicación y bioactivación de una amplia variedad de sustratos, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que son conocidos por sus propiedades cancerígenas. [1]

El homólogo humano de la epóxido hidrolasa microsomal es EPHX1 y se encuentra en el cromosoma 1. [2 ]

Nomenclatura

Esta enzima pertenece a la familia de las hidrolasas , específicamente aquellas que actúan sobre enlaces éter (éter hidrolasas). El nombre sistemático de esta clase de enzimas es cis-estilbeno-óxido hidrolasa. Otros nombres de uso común incluyen epóxido hidratasa (ambigua), epóxido hidratasa microsomal (ambigua), epóxido hidrasa, epóxido hidrasa microsomal, areno-óxido hidratasa (ambigua), benzo[a]pireno-4,5-óxido hidratasa, benzo(a)pireno-4,5-epóxido hidratasa, aril epóxido hidrasa (ambigua), cis-epóxido hidrolasa y mEH.

Estructura

La epóxido hidrolasa microsomal es una cadena polipeptídica única compuesta por 455 aminoácidos con un peso molecular de 52,96 kilodaltons. Se sabe que la región N-terminal de la enzima es responsable de anclar la proteína a la membrana celular , [3] mientras que la región C-terminal de la enzima contiene residuos catalíticos . [4] La epóxido hidrolasa microsomal pertenece a la superfamilia de enzimas plegadas α/β-hidrolasa . [5] El centro de todas las enzimas plegadas α/β-hidrolasa es una lámina alfa/beta que consta de 8 hebras beta conectadas por 6 hélices alfa . [6] [7] La ​​estructura tridimensional de mEH se ha dilucidado a partir de Aspergillus niger . [4] Aunque no se ha resuelto ningún modelado 3D para la enzima mEH de mamíferos (EPHX1), la homología general entre la mEH fúngica y la de mamíferos es relativamente alta. [8] [9] [10] Esta alta homología ha permitido dilucidar la estructura general y el mecanismo catalítico posterior de EPHX1 en humanos mediante comparaciones con estructuras existentes de mEH fúngico.

Mecanismo

Las enzimas de plegamiento α/β-hidrolasa utilizan una tríada catalítica en su sitio activo . La tríada catalítica presente en la epóxido hidrolasa microsomal está compuesta de glutamina , histidina y ácido aspártico . [10] El sustrato se coloca en una orientación preparada para el ataque nucleofílico a través de la estabilización por enlaces de hidrógeno de dos residuos de tirosina cercanos [11] [12] El mecanismo propuesto para la reacción catalizada por mEH implica primero un ataque nucleofílico en el anillo de oxirano del sustrato desde el residuo de ácido aspártico cerca del sitio activo, que forma un intermedio éster . [13] El segundo paso en este mecanismo es la hidrólisis del éster que ocurre por una molécula de agua activada. [14] La activación del agua se facilita por la abstracción de protones a través de la tríada catalítica entre una molécula de agua, glutamina e histidina. [15] Después de la hidrólisis, el sustrato se libera de su enlace con el residuo de ácido aspártico, liberando el producto diol del sitio activo de la enzima. [16]

El mecanismo de la epóxido hidrolasa microsomal [10] [13] [11] [12]

El sitio activo de esta enzima se encuentra dentro de un bolsillo hidrofóbico en la enzima, lo que a su vez conduce a la reactividad preferencial de la enzima con moléculas con cadenas laterales hidrofóbicas. [17] [11] La enzima mEH generalmente se une a pequeños epóxidos orgánicos, como el epóxido de estireno y el óxido de cis-stillbeno. mEH no cataliza la hidrólisis de moléculas más voluminosas, ya que sus grandes cadenas laterales pueden alterar estéricamente el sistema de retransmisión de carga responsable de la activación del agua. [11]

Sitio activo de mEH de Aspergillus niger unido a la pequeña molécula 2-propoilpentanamida. [4]

Función

En los seres humanos, se ha encontrado mEH en el ovario , el pulmón , el riñón , los linfocitos , las células epiteliales y el hígado . [18] La epóxido hidrolasa microsomal actúa como una enzima protectora contra pequeñas moléculas potencialmente dañinas derivadas del entorno externo. [19] Esta hidrólisis de epóxidos genotóxicos causa efectos posteriores en varias vías de transducción de señales, lo que hace que esta enzima sea importante para el metabolismo. [20] [21]

Relevancia de la enfermedad

La epóxido hidrolasa microsomal desempeña un papel importante en sus efectos sobre la salud humana. Los estudios han demostrado que las mutaciones EPHX1 en humanos pueden ser la causa de hipercolonemia, [22] preeclampsia , [23] [24] y pueden contribuir al síndrome de hidantoína fetal . [25] La investigación también sugiere que los polimorfismos maternos en EPHX1 en mujeres embarazadas estaban relacionados con malformaciones faciales de los niños nacidos de mujeres que tomaron fenitoína durante su primer trimestre de embarazo. [26] Si bien la mEH participa en la protección de la salud humana a través de la desintoxicación de varias sustancias ambientales, también se ha descubierto que facilita la activación de carcinógenos . [1]

La mEH desintoxica los epóxidos reactivos que comúnmente son causados ​​por el humo del cigarrillo y, como tal, se plantea la hipótesis de que las mutaciones en EPHX1 en humanos pueden tener un efecto en la susceptibilidad de un individuo a la EPOC , el enfisema y el cáncer de pulmón . Algunas fuentes han demostrado que los individuos afectados por EPOC tienen una tasa más alta de contener una variante poco activa del gen EPHX1, pero también demostraron que la variante hiperactiva del gen también se encontró en frecuencias más altas en individuos afectados por la enfermedad. [27] [28] Otras investigaciones han proporcionado evidencia que respalda la idea de que las variantes de EPHX1 no contribuyen a la susceptibilidad de la enfermedad, pero sí contribuyen a la gravedad de la enfermedad. [1] El papel que desempeña la mEH en el cáncer de pulmón y la EPOC aún no está completamente dilucidado, ya que los datos sobre el tema en la literatura no son completamente unánimes. [29]

Existe cierta evidencia de que las variantes de mEH pueden contribuir a la aparición de asma infantil en combinación con variantes del gen GSTP1 . [30]

En comparación con la epóxido hidrolasa soluble , la contribución de mEH al metabolismo de los ácidos grasos epóxicos beneficiosos, como el ácido epoxieicosatrienoico, se considera menor, ya que son sustratos de mEH relativamente pobres in vitro . Sin embargo, in vivo , se encontró que mEH puede desempeñar un papel considerable en la regulación de los niveles de EET [31] [32] y, por lo tanto, la inhibición de mEH o la inhibición dual de mEH y sEH podría tener potencial terapéutico. Se han explorado inhibidores de mEH basados ​​en amida, amina y urea. [33] Con base en los inhibidores más potentes caracterizados, una amida con un sustituyente alfa voluminoso y un anillo de fenilo con grupos lipofílicos en posiciones meta parecen ser unidades farmacóforas clave. [34]

El efecto general que tiene mEH sobre la salud humana aún es objeto de debate; algunas fuentes han encontrado evidencia de que el gen hiperactivo EPHX1 es el culpable de algunas enfermedades, mientras que otras evidencias apoyan que la variante hipoactiva es la causa de otras.

Referencias

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