La óxido nítrico reductasa , una enzima, cataliza la reducción de óxido nítrico (NO) a óxido nitroso (N 2 O). [1] [2] [3] [4] La enzima participa en el metabolismo del nitrógeno y en la defensa microbiana contra la toxicidad del óxido nítrico. La reacción catalizada puede depender de diferentes moléculas pequeñas participantes: Citocromo c (EC: 1.7.2.5, óxido nítrico reductasa (citocromo c) ), NADPH (EC:1.7.1.14) o Menaquinona (EC:1.7.5.2).
A la óxido nítrico reductasa se le asignó el número de la Comisión de Enzimas (EC) 1.7.2.5. Los números de la Comisión de Enzimas son el sistema de denominación estándar utilizado para las enzimas. [5] El EC identifica la clase, subclase, subsubclase y número de serie de la enzima. [5] La óxido nítrico reductasa está en la Clase 1, por lo tanto es una oxidorreductasa . [5]
La óxido nítrico reductasa pertenece a la familia de las oxidorreductasas , específicamente aquellas que actúan sobre otros compuestos nitrogenados como donantes con otros aceptores. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es óxido nitroso: aceptor oxidorreductasa (formadora de NO) . Otros nombres de uso común incluyen óxido nitroso reductasa y óxido nitroso: (aceptor) oxidorreductasa (formadora de NO) .
Los organismos reducen el nitrato (NO 3 − ) a gas nitrógeno (N 2 ) a través del proceso de desnitrificación , véase la Figura 1. [1] [2] Dos intermediarios importantes de la vía de reducción son el óxido nítrico (NO) y el óxido nitroso (N 2 O). [1] [2] La reacción de reducción que transforma el NO en N 2 O es catalizada por la óxido nítrico reductasa (NOR). [1] [2] [3] [4]
El NO se reduce a N 2 O también para prevenir la toxicidad celular. [4] [6] Se libera N 2 O, un potente gas de efecto invernadero. [1] [4]
En enzimología , una óxido nítrico reductasa (NOR) cataliza la reacción química :
La enzima actúa sobre el óxido nítrico ( sustrato ). [2] La enzima convierte NO, electrones y protones en productos : óxido nitroso y H 2 O. [2]
Entradas: 2 moléculas de NO, 2 electrones, 2 protones [2]
Salidas: 1 molécula de N 2 O, 1 molécula de H 2 O [2]
NOR cataliza la formación de enlaces nitrógeno-nitrógeno (N-N). [1] [3] [6] Los cambios de conformación del sitio activo y los ligandos unidos (es decir, Glu211) permiten que el NO se posicione en el centro binuclear abarrotado y forme enlaces N-N. [4]
El mecanismo preciso de la catálisis aún se desconoce, aunque se han propuesto hipótesis. [3] [4]
Cordas et al. 2013 propone tres opciones: el mecanismo trans, el cis-FeB y el cis-hemo b3. [3]
Basándose en la estructura de la enzima, Shiro 2012 propone el siguiente mecanismo: (1) las moléculas de NO se unen en el centro binuclear, (2) los electrones se transfieren de los hierros ferrosos al NO, (3) las moléculas de NO cargadas tienen el potencial de formar enlaces N a N, y (4) los enlaces N a O son potencialmente rotos por el agua, lo que permite que se liberen el N 2 O y el H 2 O. [4]
Según Hino et al. 2010, la carga cambiante del sitio activo hace que el NO se una, forme N 2 O y abandone la enzima. El sitio activo NOR está ubicado cerca de dos ácidos glutámicos unidos a hidrógeno (Glu). Los grupos Glu proporcionan una carga electronegativa al sitio activo. [1] La carga electronegativa reduce el potencial de reacción del hemo b3 y permite que el NO se una al sitio de activación binuclear. [1] Los residuos de Glu también proporcionan los protones necesarios para la eliminación de N 2 O y la producción de H 2 O. [1]
La NOR está formada por dos subunidades, NorC (pequeña) y NorB (grande), con un centro de hierro binuclear. [1] [3] [4] El centro de hierro binuclear es el sitio activo. [1] [2] [3] [4] Está compuesta por dos hemo de tipo b y un hierro no hemo (FeB). [1] [2] [3] [4] Los ligandos están conectados a través de un puente μ-oxo. [3] Los residuos de histidina (His) están unidos al hemo b3 en la subunidad pequeña. [1] La región hidrófila de la subunidad más grande tiene ligandos His y metionina (Met). [1] La estructura es similar a las citocromo oxidasas . [1] [4]
El sitio activo se conserva entre cNOR y qNOR, aunque existen diferencias (es decir, tipo de hemo) entre cNOR y qNOR. [4]
El plegamiento enzimático produjo 13 hélices alfa (12 de NorB, 1 de NorC) ubicadas dentro y a través de la membrana. [1] La metaloenzima plegada [7] atraviesa la membrana. [2] [3] [4]
Las bacterias, arqueas y hongos utilizan NOR. [4] [6] qNOR se encuentra en bacterias y arqueas desnitrificantes, así como en bacterias patógenas que no participan en la desnitrificación. [4] Los hongos desnitrificantes reducen el NO utilizando la enzima soluble P-450nor. [6]
Se identificaron tres tipos de NOR a partir de bacterias: cNOR, qNOR y qCuNOR. [3] Se encontró cNOR en bacterias desnitrificantes: Paracoccus denitrificans , Halomonas halodenitrificans , Pseudomonas nautica , Pseudomonas stutzeri y Pseudomonas aeruginosa . [3] El cNOR se aisló por primera vez de P. aeruginosa . [1] [4] El qNOR se aisló de Geobacillus stearothermophilus . [4]
