Malato oxidasa

En enzimología, una malato oxidasa (EC 1.1.3.3) es una enzima que cataliza la reacción química.

(S)-malato + O₂ ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ oxaloaceta + H₂O₂

Por lo tanto, los dos sustratos de esta enzima son el (S)-malato y el O₂, mientras que sus dos productos son el oxaloacetato y el H₂O₂.

Esta enzima pertenece a la familia de las oxidorreductasas, específicamente aquellas que actúan sobre el grupo CH-OH del donador con oxígeno como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es (S)-malato:oxigeno oxidorreductasa. Otros nombres comunes incluyen malato oxidasa dependiente de FAD, oxidasa málica y málico deshidrogenasa II. Esta enzima participa en el metabolismo del piruvato. Utiliza un cofactor, el FAD. La enzima se localiza comúnmente en la superficie interna de la membrana citoplasmática, aunque otro miembro de la familia (la malato deshidrogenasa 2 (NAD)) se encuentra en la matriz mitocondrial.La malato oxidasa pertenece a la familia de las malato deshidrogenasas (EC 1.1.1.37) (MDH), que catalizan reversiblemente la oxidación del malato a oxaloacetato mediante la reducción de un cofactor. Las isoenzimas más comunes de la malato deshidrogenasa utilizan NAD+ o NADP+ como cofactor para aceptar electrones y protones.

Sin embargo, la principal diferencia de la malato oxidasa es que normalmente emplea FAD como molécula redox alternativa. A diferencia del NAD+/NADP+ basado en piridina, el FAD contiene una fracción quinona, que se reduce mediante la reacción directa. De este modo, el FAD se convierte en FADH₂. En este caso, la malato oxidasa se denomina malato deshidrogenasa (quinona).En cepas mutantes de Escherichia coli que carecen de la actividad de la malato deshidrogenasa dependiente de NAD+, se expresa malato oxidasa. Se sugiere que los productos de la malato deshidrogenasa podrían ser responsables de la represión de la malato oxidasa. Esto confirmaría la existencia de una familia de malato deshidrogenasas estructuralmente diferentes. La malato oxidasa se induce únicamente en células que carecen por completo de la actividad de la malato deshidrogenasa específica de NAD+.La irradiación de las membranas citoplasmáticas de Mycobacterium smegmatis con luz ultravioleta (360 nm) durante 10 minutos provocó una pérdida de aproximadamente el 50 % de la actividad de la malato oxidasa. La adición de vitamina K, que contiene un anillo funcional de naftoquinona, restablece la actividad oxidativa de la malato oxidasa. Por lo tanto, la funcionalidad quinona de la vitamina K puede actuar como una alternativa a la FAD.Sin embargo, en lugar de utilizar NAD+, NADP+ o FAD como cofactores, la malato oxidasa también puede utilizar oxígeno como oxidante y aceptor de protones.

(S)-malato + O₂ ⇌ oxaloacetato + H₂O₂

Aunque parezca improbable debido a su carácter oxidativo reactivo, el peróxido de hidrógeno se encuentra en sistemas biológicos, incluido el cuerpo humano. Señala el estrés oxidativo de las heridas al sistema inmunitario para que reclute glóbulos blancos para el proceso de curación.

Un estudio publicado en Nature sugirió que las personas con asma tienen niveles más altos de peróxido de hidrógeno en los pulmones que las personas sanas, lo que explicaría por qué estos pacientes también presentan niveles inadecuados de glóbulos blancos en los pulmones. Las personas con asma podrían presentar ciertas variaciones en los niveles celulares de NAD+/NADP+ o FAD, lo que provoca que la malato oxidasa se convierta en oxígeno como oxidante, debido a su alta abundancia en los pulmones. Esta podría ser una posible explicación de los niveles elevados de peróxido de hidrógeno en los pulmones.Las composiciones tópicas de malato oxidasa, combinadas con biomarcadores adecuados para la detección de enfermedades y un colorante quimioluminiscente, se utilizan en sistemas de detección de enfermedades. El biomarcador activa la malato oxidasa para generar peróxido de hidrógeno que excita el colorante emisor de luz, el cual exhibe quimioluminiscencia en presencia del peróxido. Por lo tanto, estas composiciones contemporáneas se utilizan como herramienta diagnóstica para la detección de enfermedades.En un método similar, la malato oxidasa se utiliza para la medición transcutánea de la cantidad de sustrato en sangre. El método se lleva a cabo poniendo en contacto la piel con la enzima, haciendo reaccionar el sustrato con ella y detectando directamente la cantidad de H₂O₂ producida como medida de la cantidad de sustrato en sangre, mediante el uso de un electrodo de peróxido de hidrógeno. Otras aplicaciones dermatológicas son en fármacos o productos cosméticos, que comprenden un sustrato adecuado y malato oxidasa como enzima productora de peróxido de hidrógeno para el aclaramiento de la piel y el tratamiento de manchas de la edad o pecas.Otros usos ilustrativos que aprovechan la capacidad de la malato oxidasa para producir peróxido de hidrógeno en presencia de un sustrato adecuado, incluido el malato, se encuentran en la pasta de dientes para eliminar la placa bacteriana, en composiciones de limpieza para eliminar manchas de sangre y similares, y en la eliminación de grumos de chicle adheridos a las superficies mediante degradación enzimática.La malato oxidasa también se emplea para inhibir la corrosión causada por el oxígeno disuelto en el agua, convirtiéndolo en peróxido de hidrógeno, que posteriormente se descompone en agua y oxígeno por acción de la catalasa.

• COHN DV (1958). "La formación enzimática de ácido oxaláctico por nucleótido malico deshidrogenasa de Micrococcus lysodeikticus". J. Biol. Chem. 233 2): 299 –304. doi:10.1016/S0021-9258(18)64754-4. PMID 13563491.
• Narindrasorasak S, Goldie AH, Sanwal BD (1979). "Características y regulación de una oxidasa de malate activada por fosfolípidos de Escherichia coli". J. Biol. Chem. 254 5): 1540–5. doi:10.1016/S0021-9258(17)37805-5. PMID 368072.