Transglutaminasa

Transglutaminasas son enzimas que en la naturaleza catalizan principalmente la formación de un enlace isopéptido entre grupos γ-carboxamida (-(C=O)NH₂) del lado del residuo de glutamina. cadenas y los grupos ε-amino (-NH₂) de las cadenas laterales del residuo de lisina con posterior liberación de amoníaco (NH₃). Los residuos de lisina y glutamina deben estar unidos a un péptido o una proteína para que pueda ocurrir esta reacción de entrecruzamiento (entre moléculas separadas) o intramolecular (dentro de la misma molécula). Los enlaces formados por la transglutaminasa exhiben una alta resistencia a la degradación proteolítica (proteólisis). La reacción es

Gln-(C=O)NH2 + NH2-Lys → Gln-(C=O)NH-Lys + NH₃

Las transglutaminasas también pueden unir una amina primaria (RNH₂) al grupo carboxiamida de la cadena lateral de un residuo de glutamina unido a una proteína/péptido, formando así un enlace isopeptídico.

Gln-(C=O)NH₂ + RNH₂ → Gln-(C=O)NHR + NH₃

Estas enzimas también pueden desamidar los residuos de glutamina en residuos de ácido glutámico en presencia de agua.

Gln-(C=O)NH₂ + H₂O → Gln-COOH + NH₃

La transglutaminasa aislada de la bacteria Streptomyces mobaraensis, por ejemplo, es una enzima independiente del calcio. Las transglutaminasas de mamíferos, entre otras transglutaminasas, requieren iones Ca²⁺ como cofactor.

Las transglutaminasas se describieron por primera vez en 1959. La actividad bioquímica exacta de las transglutaminasas se descubrió en la proteína de coagulación sanguínea factor XIII en 1968.

Ejemplos

Se han caracterizado nueve transglutaminasas en humanos, ocho de las cuales catalizan reacciones de transamidación. Estas TGasas tienen una organización de tres o cuatro dominios, con dominios similares a inmunoglobulinas que rodean el dominio catalítico central. El dominio central pertenece a la superfamilia de proteasas similares a la papaína (clan CA) y utiliza una tríada catalítica Cys-His-Asp. La proteína 4.2, también conocida como banda 4.2, es un miembro catalíticamente inactivo de la familia de las transglutaminasas humanas que tiene una sustitución de Cys por Ala en la tríada catalítica.

Las transglutaminasas bacterianas son proteínas de dominio único con un núcleo plegado de manera similar. La transglutaminasa que se encuentra en algunas bacterias funciona con una diada Cys-Asp.

Papel biológico

Las transglutaminasas forman polímeros proteicos ampliamente entrecruzados y generalmente insolubles. Estos polímeros biológicos son indispensables para que un organismo cree barreras y estructuras estables. Algunos ejemplos son los coágulos de sangre (factor XIII de coagulación), la piel y el cabello. La reacción catalítica generalmente se considera irreversible y debe ser monitoreada de cerca mediante amplios mecanismos de control.

Papel en la enfermedad

La deficiencia del factor XIII (una condición genética rara) predispone a la hemorragia; Se puede utilizar una enzima concentrada para corregir la anomalía y reducir el riesgo de hemorragia.

Los anticuerpos anti-transglutaminasa se encuentran en la enfermedad celíaca y pueden desempeñar un papel en el daño del intestino delgado en respuesta a la gliadina dietética que caracteriza esta afección. En la afección relacionada, la dermatitis herpetiforme, en la que a menudo se encuentran cambios en el intestino delgado y que responde a la exclusión dietética de productos de trigo que contienen gliadina, la transglutaminasa epidérmica es el autoantígeno predominante.

Investigaciones recientes indican que quienes padecen enfermedades neurológicas como Huntington y Parkinson pueden tener niveles inusualmente altos de un tipo de transglutaminasa, la transglutaminasa tisular. Se plantea la hipótesis de que la transglutaminasa tisular puede estar implicada en la formación de agregados proteicos que causan la enfermedad de Huntington, aunque lo más probable es que no sea necesaria.

Las mutaciones en la transglutaminasa de queratinocitos están implicadas en la ictiosis laminar.

Estudios estructurales

A finales de 2007, se han resuelto 19 estructuras para esta clase de enzimas, con los códigos de acceso PDB 1EVU, 1EX0, 1F13, 1FIE, 1G0D, 1GGT, 1GGU, 1GGY, 1IU4, 1KV3, 1L9M, 1L9N, 1NUD, 1NUF., 1NUG, 1QRK, 1RLE, 1SGX y 1VJJ.

Aplicaciones industriales y culinarias

En el procesamiento comercial de alimentos, la transglutaminasa se utiliza para unir proteínas. Ejemplos de alimentos elaborados con transglutaminasa incluyen imitación de carne de cangrejo y bolas de pescado. Se produce mediante fermentación de Streptomyces mobaraensis en cantidades comerciales (P81453) o se extrae de sangre animal, y se utiliza en diversos procesos, incluida la producción de productos cárnicos y pesqueros procesados.

La transglutaminasa se puede utilizar como aglutinante para mejorar la textura de alimentos ricos en proteínas como el surimi o el jamón.

Trombina-fibrinógeno "pegamento para carne" de origen bovino y porcino fue prohibido en toda la Unión Europea como aditivo alimentario en 2010. La transglutaminasa sigue estando permitida y no es necesario declararla, ya que se considera un coadyuvante de elaboración y no un aditivo que permanece presente en el producto final.

Gastronomía molecular

La transglutaminasa también se utiliza en la gastronomía molecular para fusionar nuevas texturas con sabores existentes. Además de estos usos principales, la transglutaminasa se ha utilizado para crear algunos alimentos inusuales. Al chef británico Heston Blumenthal se le atribuye la introducción de la transglutaminasa en la cocina moderna.

Wylie Dufresne, chef del vanguardista restaurante wd~50 de Nueva York, conoció la transglutaminasa gracias a Blumenthal e inventó una receta de "pasta" elaborado con más del 95% de camarones gracias a la transglutaminasa.

Sinónimos

• proteína-glutamina gamma-glutamyltransferase (sistémica)
• fibrinoligase
• glutaminilpeptida gamma-glutamyltransferase
• protein-glutamina:amine gamma-glutamyltransferase
• R-glutaminyl-peptide:amine gamma-glutamyl transferase