Aconitase

Aconitase (aconitate hydratase) es una enzima que catálisis isomerization estéreo y específico de citrato a isocitrate vía la CEI-aconitate en el ciclo ácido tricarboxylic, un non-redox-active trata.

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Función

En contraste con la mayoría de proteínas de azufre de hierro que funcionan como transportistas de electrones, el racimo de azufre de hierro de aconitase reacciona directamente con una enzima substrate. Aconitase tiene un racimo [FeS] activo, que puede convertir a un inactivo [FeS] la forma. Se ha mostrado que tres cysteine (Cys) residuos son ligands de [FeS] centro. En el estado activo, el ión de hierro labile del racimo [FeS] no es coordinado por Cys, pero por moléculas acuáticas.

La proteína de hierro y sensible que liga el elemento (IRA-BP) y dehydratase 3-isopropylmalate (α-isopropylmalate isomerase) Una enzima que cataliza el segundo paso en la biosíntesis de leucine, se conoce aconitase homologues. Los elementos reguladores de hierro (IRA) constituyen a una familia de 28-nucleotide, no codificación, estructuras del lazo del tallo que regulan el almacenaje de hierro, heme síntesis y consumo de hierro. También participan en la encuadernación de ribosome y controlan el volumen de ventas mRNA (degradación). La proteína del regulador específica, la IRA-BP, liga a la IRA tanto en 5' como en 3' regiones, pero sólo al ARN en la forma de apo, sin el racimo Fe-S. La expresión de la IRA-BP en células cultivadas ha revelado que la proteína funciona como aconitase activo, cuando las células son de hierro y repletas, o como una proteína activa que liga el ARN, cuando las células se merman por el hierro. La IRA-BPS del mutante, en la cual algunos o todos de los tres residuos de Cys implicados en la formación Fe-S son sustituidos por serine, no tiene actividad aconitase, pero retiene propiedades que ligan el ARN.

Aconitase es inhibido por fluoroacetate, por lo tanto el fluoroacetate es venenoso. El racimo de azufre de hierro es muy sensible a la oxidación por el superóxido.

Estructura de la enzima

Aconitase, mostrado en las estructuras en el margen correcto de esta página, tiene dos estructuras ligeramente diferentes, según si se activa o inactivated. En la forma inactiva, su estructura se divide en cuatro esferas. Contando del N-término, sólo primeras tres de estas esferas se implican en interacciones cercanas con el racimo [3Fe-4S], pero el sitio activo consiste en residuos de cuatro esferas, incluso la esfera del C-terminal más grande. El racimo Fe-S y un TAN anión también reside con el sitio activo. Cuando la enzima se activa, gana un átomo de hierro adicional, creando un racimo [4Fe-4S]. Sin embargo, la estructura del resto de la enzima es casi sin alterar; los átomos conservados entre las dos formas están en esencialmente las mismas posiciones, hasta una diferencia de 0.1 angstromes.

Mecanismo de la enzima

Aconitase emplea un mecanismo de la hidratación de la deshidratación. Los residuos catalíticos implicados son Sus 101 y Ser-642. Sus 101 protonates el grupo hydroxyl en C3 de citrato, permitiéndolo irse como el agua y Ser-642 simultáneamente abstraen el protón en C2, formando un doble enlace entre C2 y C3, formando un intermedio de CEI-aconitate. A este punto, el intermedio se hace girar 180 °. Esta rotación se menciona como un "capirotazo". A causa de este capirotazo, se dice que el intermedio se mueve de un "modo de citrato" a un "isocitrate modo."

Cómo exactamente este capirotazo ocurre es discutible. Una teoría consiste en que, en el paso que limita el precio del mecanismo, la CEI-aconitate se suelta de la enzima, luego ató de nuevo en el modo isocitrate para completar la reacción. Este paso que abona el precio asegura que el derecho stereochemistry, expresamente (2R, 3S), se forma en el producto final. Otra hipótesis es que la CEI-aconitate se queda atada a la enzima mientras tira del citrato al modo isocitrate.

En el uno o el otro caso, tirando la CEI-aconitate permite la deshidratación y la hidratación anda para ocurrir en caras de enfrente del intermedio. Aconitase cataliza la eliminación/adición de transacción del agua, y el capirotazo garantiza que stereochemistry correcto se forma en el producto. Para completar la reacción, el serine y los residuos histidine invierten sus acciones catalíticas originales: el histidine, ahora básico, abstrae un protón del agua, preparación esto como un nucleophile para atacar en C2, y el protonated serine es deprotonated por la CEI-aconitate doble enlace para completar la hidratación, produciendo isocitrate.

Importancia de la enfermedad

Una dolencia seria asociada con aconitase se conoce como aconitase deficiencia. Es causado por una mutación en el gene para la proteína del andamio del racimo de azufre de hierro (ISCU), que ayuda a construir el racimo Fe-S del cual la actividad de aconitase depende. Los síntomas principales son la intolerancia de ejercicio y myopathy; la tensión física es letal para algunos pacientes porque puede llevar al choque circulatorio. No hay ningunos tratamientos conocidos por la deficiencia aconitase.

Otra enfermedad asociada con aconitase es ataxia de Friedreich (FRDA), que se causa cuando las proteínas Fe-S en aconitase y succinate dehydrogenase han disminuido la actividad. Un mecanismo propuesto para esta conexión es lo que disminuyó la actividad Fe-S en aconitase y succinate el dehydrogenase se correlaciona con concentración de hierro excedente en el mitochondria e hierro insuficiente en el cytoplasm, interrumpiendo el hierro homeostasis. Esta desviación de homeostasis causa FRDA, una enfermedad neurodegenerative para la cual ningunos tratamientos eficaces se han encontrado.

Finalmente, se piensa que el aconitase tiene que ver con la diabetes. Aunque la conexión exacta todavía se esté determinando, teorías múltiples existen. En un estudio de órganos de ratones con la diabetes alloxan (diabetes experimentalmente inducida) y diabetes genética, baje se encontró que la actividad aconitase disminuía los precios de reacciones metabólicas que implican el citrato, pyruvate, y malate. Además, se observó que la concentración de citrato era excepcionalmente alta. Ya que estos datos anormales se encontraron en ratones diabéticos, el estudio concluyó que la actividad aconitase baja probablemente se correlaciona con la diabetes genética y alloxan. Otra teoría consiste en que, en corazones diabéticos, aceleró phosphorylation del corazón aconitase por la proteína kinase el C hace que aconitase acelere el paso final de su reacción inversa con relación a su reacción avanzada. Es decir convierte isocitrate atrás a la CEI-aconitate más rápidamente que de costumbre, pero los beneficios de reacción avanzados al precio habitual. Este desequilibrio puede contribuir al metabolismo interrumpido en diabéticos.

Miembros de familia

Aconitases se expresan en bacterias a la gente. La gente expresa dos aconitase siguientes isozymes:

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