Oxalacetato descarboxilasa
La oxaloacetato descarboxilasa es una carboxilasa que participa en la conversión de oxaloacetato en piruvato.
Está categorizado bajo EC 4.1.1.3.
La actividad de la oxaloacetato descarboxilasa en un organismo determinado puede deberse a la actividad de la enzima málica, la piruvato quinasa, la malato deshidrogenasa, la piruvato carboxilasa y la PEP carboxiquinasa o a la actividad de las oxaloacetato descarboxilasas "reales". Estas últimas enzimas catalizan la descarboxilación irreversible del oxaloacetato y pueden clasificarse en (i) las oxaloacetato descarboxilasas dependientes de cationes divalentes y (ii) las oxaloacetato descarboxilasas dependientes de sodio y que contienen biotina unidas a la membrana de las enterobacterias.
Propiedades Kinéticas
En 1995, Jetten et al. aislaron de Corynebacterium glutamicum una descarboxilasa de oxaloacetato de la familia de las descarboxilasas dependientes de cationes divalentes. Esta enzima catalizó selectivamente la descarboxilación de oxaloacetato a piruvato y CO2 con una Km de 2,1 mM, una Vmax de 158 umol y una kcat de 311 s^-1. Se requirió Mn2+ para la actividad enzimática con una Km de 1,2 mM para Mn2+.
En 1974, Wojtcak et al. aislaron y purificaron una oxaloacetato descarboxilasa presente en mitocondrias y citoplasma soluble a partir de células de hígado de rata. La enzima no fue activada por cationes divalentes ni inhibida por agentes quelantes. El valor de Km determinado fue de 0,55 mM y el pH óptimo para la enzima se encontraba entre 6,5 y 7,5.
Enzimas citoplasmáticas
encontrado en diferentes microorganismos como Pseudomonas, Acetobacter, C. glutamicum, Veillonella parvula y A. vinelandii, las descarboxilasas de oxaloacetato citoplasmámica dependen de la presencia de cationes divalentes como mn 2+
, co 2+
<< /sub> , mg 2+
, Ni 2+ < br/> , o Ca 2+
. Estas enzimas son inhibidas por acetil-CoA y ADP.
Membrane-Bound Enzymes
La oxaloacetato descarboxilasa unida a la membrana fue la primera enzima de la familia de las descarboxilasas transportadoras de Na+ que demostró actuar como bomba primaria de Na+. Esta familia de enzimas incluye la metilmalonil-CoA descarboxilasa, la malonato descarboxilasa y la glutanoil-CoA descarboxilasa, todas las cuales se encuentran exclusivamente en bacterias anaeróbicas.
La descarboxilación del beta-cetoácido del oxaloacetato proporciona la energía libre necesaria para bombear iones de sodio a través de la bicapa lipídica. El gradiente de sodio resultante impulsa la síntesis de ATP, el transporte de solutos y la motilidad. La reacción general catalizada por la bomba es el intercambio de dos iones de Na+ intracelulares por un ion de H+ extracelular; la reacción se inicia mediante la descarboxilación catalizada por enzimas del oxaloacetato en el dominio carboxiltransferasa de la subunidad alfa, lo que produce piruvato y carboxibiotina. La bomba de oxaloacetato decaboxilasa también es reversible: a altas concentraciones de Na+ extracelular, la bomba acoplará el movimiento descendente del Na+ hacia el citosol con la carboxilación del piruvato para formar oxaloacetato.
Los miembros de esta familia de enzimas son típicamente trímeros, compuestos de subunidades alfa, beta y gamma. Las subunidades beta y gamma son proteínas integrales de membrana. La subunidad beta de ~45 kDa tiene nueve segmentos transmembrana que sirven para acoplar la descarboxilación de la carboxibiotina a la translocación de Na+ desde el citoplasma al periplasma. La pequeña subunidad gamma de ~9 kDa es una proteína integral de membrana con una sola hélice en el extremo N, seguida de un dominio hidrofílico en el extremo C que interactúa con la subunidad alfa. La subunidad gamma es esencial para la estabilidad general del complejo y probablemente sirve como un ancla para mantener las subunidades alfa y beta en su lugar. Además, la subunidad gamma acelera significativamente la tasa de descarboxilación de oxaloacetato en la subunidad alfa, y esto se correlaciona con la coordinación de un ion metálico Zn2+ por varios residuos en el extremo C hidrofílico.
La subunidad alfa, que pesa aproximadamente 65 kDa, es una proteína de membrana periférica biotinilada en el lado citosólico de la membrana. Dentro de la subunidad alfa se encuentra el dominio de la carboxilo transferasa (CT), el dominio de asociación gamma de la oxaloacetato descarboxilasa y el dominio transportador de carboxilo de la biotina. La estructura cristalina del dominio CT forma un pliegue de barril TIM en una formación de dímero que se coordina con un ion Zn2+ en un sitio catalítico. La enzima se inactiva completamente mediante mutagénesis específica de Asp17, His207 e His209, que sirven como ligandos para el ion metálico Zn2+, o mediante Lys178 cerca del sitio activo, lo que sugiere que tanto Zn2+ como Lys178 son esenciales para la catálisis.
Véase también
- Pyruvate carboxylase
Referencias
- ^ Studer, Remo; Dahinden, Pius; Wang, Wei-Wu; Auchli, Yolanda; Li, Xiao-Dan; Dimroth, Peter (2007-03-23). "Crystal Structure of the Carboxyltransferase Domain of the Oxaloacetate Decarboxylase Na+ Pump from Vibrio cholerae". Journal of Molecular Biology. 367 (2): 547-557. doi:10.1016/j.jmb.2006.12.035. ISSN 0022-2836. PMID 17270211.
- ^ a b Sauer U, Eikmanns BJ (septiembre 2005). "El nodo PEP-pyruvate-oxaloacetate como punto de conmutación para la distribución del flujo de carbono en bacterias". FEMS Microbiología Reseñas. 29 (4): 765-94. doi:10.1016/j.femsre.2004.11.002. hdl:20.500.11850/413295. PMID 16102602.
- ^ a b Jetten MS, Sinskey AJ (1995). "Purificación y propiedades de oxaloacetate decarboxylase de Corynebacterium glutamicum". Antonie van Leeuwenhoek. 67 (2): 221–7. doi:10.1007/bf00871217. PMID 7771770. S2CID 20685117.
- ^ Wojtczak AB, Walajtys E (mayo de 1974). "Mitocondrial oxaloacetate decarboxylase del hígado de rata". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 347 (2): 168–82. doi:10.1016/0005-2728(74)90042-5. PMID 4407365.
- ^ Dimroth P (enero 1982). "La generación de un gradiente electroquímico de iones de sodio sobre la decarboxilación de oxaloaceta por la membrana y la decarboxilasa de oxaloaceta activada de Na+ de Klebsiella aerogenes". European Journal of Biochemistry. 121 (2): 443-9. doi:10.1111/j.1432-1033.1982.tb05807.x. PMID 7037396.
- ^ a b PDB: 2NX9; Studer R, Dahinden P, Wang WW, Auchli Y, Li XD, Dimroth P (marzo de 2007). "Crystal structure of the carboxyltransferase domain of the oxaloacetate decarboxylase Na+ pump from Vibrio cholerae". Journal of Molecular Biology. 367 (2): 547–57. doi:10.1016/j.jmb.2006.12.035. PMID 17270211.
- ^ a b Dimroth P, Jockel P, Schmid M (mayo de 2001). "Mecanismo de la bomba de decarboxylase Na(+) oxaloacetate". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1505 (1): 1–14. doi:10.1016/S0005-2728(00)00272-3. PMID 11248184.
- ^ a b c Lietzan AD, St Maurice M (febrero de 2014). "Enzimas dependientes de la biotina con actividad de decarboxilasa oxaloacetada". Archivos de Bioquímica y Biofísica. Cofactor asistido Catalisis enzimática. 544: 75–86. doi:10.1016/j.abb.2013.10.014. PMID 24184447.
- ^ Dimroth P, Hilpert W (1984-10-01). "Carboxylation of pyruvate and acetyl coenzyme A by reversal of the sodium pumps oxaloacetate decarboxylase and metilonyl-CoA decarboxylase". Bioquímica. 23 (22): 5360–5366. doi:10.1021/bi00317a039.
- ^ Bott M, Pfister K, Burda P, Kalbermatter O, Woehlke G, Dimroth P (diciembre de 1997). "Methylmalonyl-CoA decarboxylase de Propionigenium modestum—cerrar y secuenciar los genes estructurales y la purificación del complejo de enzimas". European Journal of Biochemistry. 250 (2): 590-9. doi:10.1111/j.1432-1033.1997.0590a.x. PMID 9428714.
- ^ a b Laussermair E, Schwarz E, Oesterhelt D, Reinke H, Beyreuther K, Dimroth P (septiembre 1989). "El ion sodio transloacetate decarboxylase de Klebsiella pneumoniae. Secuencia de las subunidades de membrana integral beta y gamma". El Diario de Química Biológica. 264 (25): 14710-5. doi:10.1016/S0021-9258(18)63756-1. PMID 2549031.
- ^ Schmid M, Wild MR, Dahinden P, Dimroth P (enero de 2002). "Subunit gamma of the oxaloacetate decarboxylase Na(+) pump: interaction with other subunits/domains of the complex and binding site for the Zn(2+) metal ion". Bioquímica. 41 (4): 1285–92. doi:10.1021/bi015764l. PMID 11802728.
- ^ a b Inoue M, Li X (noviembre 2015). "Highly active and stable oxaloacetate decarboxylase Na+ pump complex for structural analysis". Protein Expression and Purification. 115: 34–8. doi:10.1016/j.pep.2015.05.008. PMID 25986323.
- ^ Di Berardino M, Dimroth P (agosto de 1995). "Synthesis of the oxaloacetate decarboxylase Na+ pump and its individual subunits in Escherichia coli and analysis of their function". European Journal of Biochemistry. 231 (3): 790–801. doi:10.1111/j.1432-1033.1995.tb20763.x. PMID 7649179.
Más lectura
- Dahinden P, Auchli Y, Granjon T, Taralczak M, Wild M, Dimroth P (febrero de 2005). "Oxaloacetate decarboxylase de Vibrio cholerae: purificación, caracterización y expresión de los genes en Escherichia coli" (PDF). Archivos de Microbiología. 183 (2): 121–9. Bibcode:2005ArMic.183..121D. doi:10.1007/s00203-004-0754-5. hdl:20.500.11850/33874. PMID 15647905. S2CID 30038827.
Enlaces externos
- oxaloacetate+decarboxylase en la Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU.
