La tiaminasa es una enzima que metaboliza o descompone la tiamina en pirimidina y tiazol. Cuando se consume, es un antinutriente .
El antiguo nombre era “aneurinasa”. [1]
Hay dos tipos con diferentes números de Comisión Enzimática : [2]
La tiaminasa I escinde el anillo de pirimidina de la tiamina del anillo de tiazolio en el puente de metileno. Desde allí, añade un compuesto básico a la pirimidina, creando un inhibidor análogo de la tiamina. La tiaminasa I tiene la capacidad de utilizar una multitud de sustratos nucleofílicos que escinden CN, como la cisteína, la piridina, la anilina, la veratrilamina, el ditiotreitol y la quinolina. [7]
Al analizar la estructura de la tiaminasa I, se observa un pliegue similar al de las proteínas de unión periplásmicas del grupo II, como la proteína de unión a la maltosa. [8] Estas proteínas de unión periplásmicas tienen dos dominios que contienen cada uno un pliegue α/β. Estos dos dominios se unen para formar una hendidura profunda que están conectados por tres segmentos cruzados. Debido a esta estructura, los científicos propusieron que la tiaminasa I podría haber evolucionado a partir de una proteína de unión periplásmica prehistórica que había sido responsable de la absorción de tiamina. [8] Entre los dos dominios, en la hendidura, se encuentra el sitio activo de la tiaminasa I. A lo largo de la hendidura hay cuatro residuos ácidos y seis residuos de tirosina. Para que la tiamina interactúe con la tiaminasa I, se coloca en el sitio activo entre la pirimidina y Asp272 mediante dos enlaces de hidrógeno. El Glu241 continúa activando la Cys113 para atacar C6 de la pirimidina. Esto forma un intermedio zwitteriónico. [8] El Glu241 provoca una protonación y un ataque nucleofílico que dan como resultado la ruptura del enlace entre la pirimidina y el tiazol. Al observar la estructura cristalina, tiene dos dominios de tipo α/β separados por una gran hendidura. A temperatura ambiente, las dos moléculas tienen un doble eje no cristalográfico que está unido por un ion sulfato. [9]
La tiaminasa II escinde un compuesto básico, pero no lo añade. La tiaminasa II solo puede utilizar agua como nucleófilo . [10]
Se ha descubierto que la tiaminasa II es TenA. Para romper el enlace CN entre el tiazol y la pirimidina, la tiaminasa solo utiliza agua como nucleófilo. Al observar la tiaminasa II, se descubre que tiene una estructura cristalina que tiene 11 hélices que rodean un bolsillo ácido profundo. [8] Para cada monómero presente en la estructura cuaternaria, interactúa con otros dos monómeros. Hay varios residuos como Tyr112, Phe208, Tyr47 y Tyr163 que tienen algún tipo de contribución al entorno de apilamiento π que rodea al ligando HMP. [8] La cadena lateral Glu205 formará un enlace de hidrógeno con el nitrógeno N1 en el anillo de pirimidina. A continuación, la Tyr163 y la cadena lateral Asp44 se unen para formar los enlaces de hidrógeno con el N3 y N4'. [8] Finalmente, el residuo catalítico Cys135 se posiciona cerca del C2 en el anillo de piridina para completar la división de la tiamina en sus heterociclos. [8]
Esta enzima se puede encontrar en una variedad de fuentes diferentes. Se puede encontrar en organismos marinos, plantas y bacterias. Dado que la tiamina (vitamina B 1 ) es una sustancia muy importante requerida para las vías metabólicas de casi todos los organismos, puede ser muy perjudicial introducir tiaminasa en un sistema. Con frecuencia, un organismo obtiene esta enzima al ingerir otro organismo que la porta. En la mayoría de los casos, los peces presa contendrán una de las bacterias que producen esta enzima. Cuando ese pez presa se consume crudo sin tratamiento, las bacterias se transferirán al consumidor. [11] El consumidor eventualmente enfermará, incluso morirá, por una deficiencia de tiamina . Esto se ha visto en diferentes estudios de laboratorio. A través de estos estudios, la enzima se ha encontrado en peces cebra, así como en peces corneta rojos. [11] Cocinar alimentos que contienen tiaminasa generalmente inactiva la enzima. [11]
Las fuentes de tiaminasa I incluyen:
Las fuentes de tiaminasa II incluyen:
Todavía no está claro qué hace la tiaminasa en los peces, las células bacterianas o los insectos que la contienen. En los helechos, se cree que la tiaminasa I ofrece protección contra los insectos [18]
Los estudios han demostrado que la tiamina hidrolasa (tiaminasa II), que originalmente se pensaba que estaba involucrada únicamente en la degradación de la tiamina, en realidad ha sido identificada como que tiene un papel en la degradación de la tiamina con el rescate de la fracción de pirimidina. El producto de hidrólisis de la tiamina, N-formil-4-amino-5-aminometil-2-metilpirimidina, es transportado a la célula y desformilado por la amidohidrolasa ylmB e hidrolizado a 5-aminoimidazol ribótido. [19]
Fue descrita en 1941 como la causa de una neuropatía atáxica altamente mortal en zorros de granja alimentados con carpa cruda . [20]
También se conoce como la causa de la necrosis cerebrocortical del ganado y de la polioencefalomalacia de las ovejas que comen plantas que contienen tiaminasa. [21] [22]
En el pasado, esto causaba pérdidas económicas en la cría de peces , por ejemplo, en el caso de la alimentación con jurel alimentado con anchoa cruda como único alimento durante un período determinado, y también en el caso de la dorada y la trucha arcoíris . El mismo problema se está estudiando en un sistema de cadena alimentaria natural. [23]
Las larvas de un gusano de seda silvestre, Anaphe venata, se están consumiendo en un distrito de selva tropical de Nigeria como nutrición proteica complementaria, y la tiaminasa resistente al calor que contiene está causando una ataxia cerebelosa estacional aguda llamada ataxia estacional africana o ataxia estacional nigeriana . [24]
En 1860-61, Burke y Wills fueron los primeros europeos en cruzar Australia de sur a norte; a su regreso subsistieron principalmente a base de helecho nardoo crudo . Es posible que esto los haya llevado a la muerte debido a los niveles extremadamente altos de tiaminasa que contiene el nardoo. Los aborígenes preparaban el nardoo remojando los esporocarpos en agua durante al menos un día para evitar los efectos de la deficiencia de tiamina que resultaría de la ingestión de las hojas crudas. En los diarios de los exploradores notaron muchos síntomas de deficiencia de tiamina, por lo que se cree que no remojaron el nardoo el tiempo suficiente. Finalmente, la deficiencia de tiamina podría haber llevado a su muerte. [2] Cabe mencionar que existen varias otras hipótesis sobre lo que pudo haber matado a Burke y Wills y que existe un amplio desacuerdo entre historiadores y científicos por igual. [ cita requerida ]
Las enzimas tiaminasa I presentes en las soluciones de cultivo de Bacillus thiaminolyticus [3-5] y Clostridium sporogenes [6-8] han sido altamente purificadas y se han realizado estudios cinéticos detallados. Pero, a pesar de la importancia de la enzima tiaminasa I en el envenenamiento del ganado por helecho bracken [9], hay información limitada disponible sobre las propiedades de esta u otras tiaminasas de helecho.
La tiaminasa en el extracto tampón de pupas de Anaphe era de tipo I.
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de septiembre de 2024 ( enlace )