En enzimología , una shikimato deshidrogenasa ( EC 1.1.1.25) es una enzima que cataliza la reacción química.
Así, los dos sustratos de esta enzima son shikimato y NADP + , mientras que sus 3 productos son 3-deshidroshikimato , NADPH y H + . Esta enzima participa en la biosíntesis de fenilalanina , tirosina y triptófano .
La shikimato deshidrogenasa es una enzima que cataliza un paso de la vía del shikimato . Esta vía se encuentra en bacterias, plantas, hongos, algas y parásitos y es responsable de la biosíntesis de aminoácidos aromáticos ( fenilalanina , tirosina y triptófano ) a partir del metabolismo de los carbohidratos. Por el contrario, los animales y los humanos carecen de esta vía, por lo que los productos de esta ruta biosintética son aminoácidos esenciales que deben obtenerse a través de la dieta de un animal.
Hay siete enzimas que desempeñan un papel en esta vía. La shikimato deshidrogenasa (también conocida como 3-deshidroshikimato deshidrogenasa) es el cuarto paso del proceso de siete pasos. Este paso convierte el 3-deshidroshikimato en shikimato y también reduce el NADP + a NADPH.
Esta enzima pertenece a la familia de las oxidorreductasas , concretamente las que actúan sobre el grupo CH-OH del donante con NAD + o NADP + como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es shikimato:NADP + 3-oxidorreductasa . Otros nombres de uso común incluyen:
La shikimato deshidrogenasa cataliza la reacción reversible dependiente de NADPH del 3-deshidroshikimato a shikimato. [1] La enzima reduce el doble enlace carbono-oxígeno de un grupo funcional carbonilo a un grupo hidroxilo (OH), produciendo el anión shikimato . La reacción depende del NADPH y el NADPH se oxida a NADP + .
El dominio de unión al sustrato de Shikimato deshidrogenasa que se encuentra en el extremo N se une al sustrato , 3-deshidroshikimato. [2] Se considera el dominio catalítico. Tiene una estructura de seis hebras beta que forman una lámina beta retorcida con cuatro hélices alfa. [2]
El dominio C-terminal se une a NADPH. Tiene una estructura especial, un pliegue de Rossmann , mediante el cual una lámina beta paralela y retorcida de seis hebras con bucles y hélices alfa rodean la lámina beta central. [2]
La estructura de la shikimato deshidrogenasa se caracteriza por dos dominios, dos hélices alfa y dos láminas beta con una gran hendidura que separa los dominios del monómero. [3] La enzima es simétrica. La shikimato deshidrogenasa también tiene un sitio de unión a NADPH que contiene un pliegue de Rossmann. Este sitio de unión normalmente contiene un bucle P de glicina. [1] Los dominios del monómero muestran una buena cantidad de flexibilidad, lo que sugiere que la enzima puede abrirse para unirse con el sustrato 3-deshidroshikimato. Se producen interacciones hidrofóbicas entre los dominios y el sitio de unión de NADPH. [1] Este núcleo hidrofóbico y sus interacciones bloquean la forma de la enzima a pesar de que la enzima es una estructura dinámica. También hay evidencia que respalda que la estructura de la enzima se conserva, lo que significa que la estructura da giros bruscos para ocupar menos espacio.
Escherichia coli ( E. coli ) expresa dos formas diferentes de shikimato deshidrogenasa, AroE e YdiB. Estas dos formas son parálogos entre sí. Las dos formas de shikimato deshidrogenasa tienen diferentes secuencias primarias en diferentes organismos pero catalizan las mismas reacciones. Existe aproximadamente un 25% de similitud entre las secuencias de AroE e YdiB, pero sus dos estructuras tienen estructuras similares con pliegues similares. YdiB puede utilizar NAD o NADP como cofactor y también reacciona con ácido quínico. [3] Ambos tienen una alta afinidad por sus ligandos, como lo demuestran sus valores similares de enzima (Km ) . [3] Ambas formas de la enzima se regulan de forma independiente. [3]
La vía del shikimato es un objetivo para los herbicidas y otros fármacos no tóxicos porque no está presente en los humanos. El glifosato , un herbicida de uso común, es un inhibidor de la 5-enolpiruvilshikimato 3-fosfato sintasa o EPSP sintasa , una enzima de la vía del shikimato. El problema es que este herbicida se ha utilizado durante unos 20 años y ahora han surgido algunas plantas que son resistentes al glifosato. Esto tiene relevancia para la investigación sobre la shikimato deshidrogenasa porque es importante mantener la diversidad en el proceso de bloqueo de enzimas en la vía del shikimato y, con más investigación, la shikimato deshidrogenasa podría ser la próxima enzima en inhibirse en la vía del shikimato. Para diseñar nuevos inhibidores es necesario dilucidar las estructuras de todas las enzimas de la ruta. La presencia de dos formas de la enzima complica el diseño de fármacos potenciales porque uno podría compensar la inhibición del otro. También allí, la base de datos TIGR muestra que existen 14 especies de bacterias con las dos formas de shikimato deshidrogenasa. [3] Esto es un problema para los fabricantes de medicamentos porque hay dos enzimas que un medicamento potencial necesitaría inhibir al mismo tiempo. [3]
