La vía de transulfuración inversa muestra la conversión de homocisteína en cisteína en las reacciones 5 y 6. La reacción 5 está catalizada por la cistationina beta-sintasa , mientras que la reacción 6 está catalizada por la cistationina gamma-liasa . La homocisteína necesaria se sintetiza a partir de metionina en las reacciones 1, 2 y 3.
La vía de transsulfuración es una vía metabólica que implica la interconversión de cisteína y homocisteína a través del intermediario cistationina . Se conocen dos vías de transsulfuración: la directa y la inversa . [1]
La vía directa está presente en varias bacterias, como Escherichia coli [2] y Bacillus subtilis [3] , e implica la transferencia del grupo tiol de la cisteína a la homocisteína (precursor de la metionina con el grupo S-metilo), gracias al reemplazo γ del grupo acetilo o succinilo de una homoserina con cisteína a través de su grupo tiol para formar cistationina (catalizado por la cistationina γ-sintasa , que está codificada por metB en E. coli y metI en B. subtilis ). La cistationina luego se escinde por medio de la β-eliminación de la porción de homocisteína de la molécula dejando atrás un iminoácido inestable , que es atacado por el agua para formar piruvato y amoníaco (catalizado por la cistationina β-liasa codificada por metC [4] ). La producción de homocisteína por transsulfuración permite la conversión de este intermediario en metionina , a través de una reacción de metilación llevada a cabo por la metionina sintasa .
La vía inversa está presente en varios organismos, incluidos los humanos, e implica la transferencia del grupo tiol de la homocisteína a la cisteína a través de un mecanismo similar. En Klebsiella pneumoniae, la cistationina β-sintasa está codificada por mtcB , mientras que la γ-liasa está codificada por mtcC . [5]
Los humanos son auxotróficos para la metionina, por lo que los nutricionistas la llaman un "aminoácido esencial", pero no lo son para la cisteína debido a la vía inversa de transsulfuración. Las mutaciones en esta vía conducen a una enfermedad conocida como homocistinuria , debido a la acumulación de homocisteína.
Función del fosfato de piridoxal
Las cuatro enzimas de transulfuración requieren vitamina B6 en su forma activa ( fosfato de piridoxal o PLP). Tres de estas enzimas (excluida la cistationina γ-sintasa) forman parte de la familia de enzimas dependientes de PLP del metabolismo Cys/Met (enzimas PLP de tipo I). Existen cinco tipos diferentes de enzimas PLP relacionadas estructuralmente. Los miembros de esta familia pertenecen al tipo I y son: [6]
en la ruta de transsulfuración para la biosíntesis de metionina:
Cistationina γ-sintasa ( metB ) que une un éster de homoserina activado (acetilo o succinilo) con cisteína para formar cistationina
Cistationina β-liasa ( metC ) que divide la cistationina en homocisteína y una alanina desaminada (piruvato y amoníaco)
en la vía de sulfurilación directa para la biosíntesis de metionina:
O-acetil homoserina sulfhidrilasa ( metY ) que añade un grupo tiol a un éster de homoserina activado
O-succinilhomoserina sulfhidrilasa ( metZ ) que agrega un grupo tiol a un éster de homoserina activado
en la vía de transsulfuración inversa para la biosíntesis de cisteína:
Cistationina γ-liasa (sin nombre de gen común) que une un éster de serina activado (acetilo o succinilo) con homocisteína para formar cistationina
No es cistationina β-sintasa, que es una enzima PLP tipo II
Biosíntesis de cisteína a partir de serina:
O-acetil serina sulfhidrilasa ( cysK o cysM ) que agrega un grupo tiol a un éster de serina activado
degradación de metionina:
Metionina gamma-liasa ( mdeA ) que descompone la metionina en los enlaces tioéter y amina.
Nota: MetC, metB y metZ están estrechamente relacionados y tienen límites difusos, por lo que se encuentran dentro del mismo grupo de ortólogos del NCBI (COG0626). [6]
Sulfurización directa
Las vías de sulfurilación directa para la síntesis de cisteína u homocisteína proceden a través del reemplazo del grupo acetilo/succinilo con sulfuro libre (a través de la cisteína sintasa codificada por cysK o cysM [7] y la homocisteína sintasa codificada por metZ o metY [8]) .
Referencias
^ Weekley, CM y Harris, HH (2013). "¿Qué forma es esa? La importancia de la especiación y el metabolismo del selenio en la prevención y el tratamiento de enfermedades". Chem. Soc. Rev. 42 ( 23): 8870–8894. doi :10.1039/c3cs60272a. PMID 24030774.{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Aitken, SM; Lodha, PH; Morneau, DJK (2011). "Las enzimas de las vías de transulfuración: caracterizaciones del sitio activo". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteínas y proteómica . 1814 (11): 1511–7. doi :10.1016/j.bbapap.2011.03.006. PMID 21435402.
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