Piridoxina 5′-fosfato oxidasa
| Piridoxal 5′-fosfato sintasa | |||||||||
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| Identificadores | |||||||||
| N.º CE | 1.4.3.5 | ||||||||
| N.º CAS | 9029-21-4 | ||||||||
| Bases de datos | |||||||||
| IntEnz | Vista de IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrada de BRENDA | ||||||||
| Expasí | Vista de NiceZyme | ||||||||
| BARRIL | Entrada de KEGG | ||||||||
| MetaCiclo | vía metabólica | ||||||||
| PRIAMO | perfil | ||||||||
| Estructuras del PDB | RCSB AP APBE APSUMA | ||||||||
| Ontología genética | AmiGO / QuickGO | ||||||||
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La piridoxina 5′-fosfato oxidasa es una enzima , codificada por el gen PNPO , [1] [2] [3] que cataliza varias reacciones en la vía metabólica de la vitamina B 6. La piridoxina 5′-fosfato oxidasa cataliza el paso final, limitante de la velocidad , en el metabolismo de la vitamina B 6 , la biosíntesis de piridoxal 5′-fosfato, la forma biológicamente activa de la vitamina B 6 que actúa como un cofactor esencial . [4] La piridoxina 5′-fosfato oxidasa es un miembro de la clase de enzimas oxidasas , o más específicamente, oxidorreductasas . Estas enzimas catalizan una reacción simultánea de oxidación-reducción. La enzima sustrato oxidasa es hidroxilada por un átomo de oxígeno del oxígeno molecular . [5] Al mismo tiempo, el otro átomo de oxígeno se reduce a agua . Aunque el oxígeno molecular es el aceptor de electrones en las reacciones de estas enzimas, son únicas porque el oxígeno no aparece en el producto oxidado.
La forma activa de la vitamina B 6 , el piridoxal 5'-fosfato (PLP), es fundamental para el funcionamiento normal de las células. Algunas células cancerosas presentan diferencias notables en el metabolismo de la vitamina B 6 en comparación con sus contrapartes normales. La enzima limitante de la velocidad de la síntesis de vitamina B 6 es la piridoxina-5'-fosfato oxidasa (PNPO; EC 1.4.3.5). [suministrado por OMIM] [3]
Estructura
La piridoxina 5'-fosfato oxidasa es un homodímero , o una molécula que consta de dos subunidades polipeptídicas idénticas. Se plantea la hipótesis de que los dos monómeros se mantienen unidos por enlaces disulfuro . También hay interacciones de puente salino entre los dos monómeros. Cada subunidad se une firmemente a una molécula de piridoxal 5'-fosfato. Tanto las hélices alfa como las láminas beta están presentes en el motivo proteico, que se describe mejor como una estructura de barril dividido. Esta estructura se debe, en parte, a los enlaces disulfuro presentes en la estructura proteica secundaria de esta enzima. Múltiples grupos tiol (–SH) indican la presencia de enlaces disulfuro en la estructura de la molécula. Esta enzima requiere la presencia de un cofactor, FMN ( mononucleótido de flavina ). [6] Los cofactores son iones o coenzimas necesarios para la actividad enzimática. El FMN se encuentra en una hendidura profunda (formada por las dos subunidades polipeptídicas) y se mantiene en su lugar mediante extensas interacciones de enlaces de hidrógeno con la proteína. En este caso particular, el FMN ayuda a la enzima a unirse a los sustratos. En ausencia de piridoxal 5'-fosfato (PLP), el sitio activo de la enzima está en una conformación "abierta". Una vez que el sustrato se une y se convierte en PLP, el sitio activo de la enzima está en una conformación parcialmente "cerrada". Los residuos de aminoácidos específicos pueden formar enlaces de hidrógeno con el PLP, formando así una tapa que cubre físicamente el sitio activo, dando lugar a la conformación "cerrada". [7]
Camino
La piridoxina 5'-fosfato oxidasa es la enzima que cataliza el paso de velocidad limitada de la vía metabólica de la vitamina B 6 . La vitamina B 6 , que también se conoce como piridoxina , es un nutriente crucial para el cuerpo humano, ya que es responsable de más funciones corporales que cualquier otra vitamina. La vitamina B 6 es una coenzima en el metabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas. Esto significa que las enzimas que descomponen estas entidades para su uso en el cuerpo no pueden funcionar a menos que la vitamina B 6 esté presente para inducir un cambio conformacional en la enzima, activándola así. La vitamina B 6 también desempeña un papel en la síntesis de hormonas , glóbulos rojos, neurotransmisores y enzimas. Una persona con deficiencia de vitamina B 6 podría sufrir insomnio, así como sufrir daños en el sistema nervioso central. [4]
Reacciones
La piridoxina 5′-fosfato oxidasa cataliza varias reacciones; las dos más importantes son la desaminación de la piridoxamina 5′-fosfato y la desaminación de la piridoxina 5-fosfato, ambas son intermediarios clave en el metabolismo de B 6 . [8] El número EC de la piridoxina 5′-fosfato oxidasa es 1.4.3.5. [6]
- fosfato de piridoxina + O 2 ⇌ H 2 O 2 + fosfato de piridoxal
La piridoxina 5'-fosfato oxidasa también desempeña un papel en el metabolismo del nitrógeno, convirtiendo aminas en aldehídos y NH 3 mediante la reacción:
- amina + H 2 O + O 2 ⇌ aldehído + NH 3 + H 2 O 2
Cinética
En los seres humanos, la enzima piridoxina 5′-fosfato oxidasa exhibe una constante de velocidad catalítica baja de 0,2 s −1 , con valores bajos de K m tanto para la piridoxina 5′-fosfato como para la piridoxamina 5′-fosfato. La enzima también tiene una baja tasa de recambio, lo que significa que es relativamente lenta en la conversión del sustrato en producto. El piridoxal 5′-fosfato es un inhibidor de producto eficaz . Dado que el piridoxal 5′-fosfato, la forma activa de la vitamina B 6 , es el producto de la vía metabólica, si existe en exceso, entonces la vía no necesita continuar produciendo producto. Sin embargo, si existe en bajas concentraciones, entonces esa es una señal para que la vía sintetice más. Este es un ejemplo de inhibición por retroalimentación . [9]
Piridoxina 5′-fosfato oxidasa en diferentes organismos
La piridoxina 5′-fosfato oxidasa se ha conservado altamente a lo largo del tiempo, ya que existen muchas similitudes entre la enzima tal como se encuentra en humanos y Escherichia coli . Aunque solo hay un 39% de retención de la secuencia de aminoácidos de la versión de E. coli de la enzima a la versión humana, las secuencias para el sitio de unión de FMN y los sitios activos del sustrato se encuentran entre la porción más conservada. Una de las diferencias clave es que la piridoxina 5′-fosfato oxidasa humana tiene una mayor especificidad para el sustrato piridoxamina 5′-fosfato, mientras que la piridoxina 5′-fosfato oxidasa en E. coli tiene una mayor especificidad para el sustrato piridoxal 5′-fosfato. [9]
Importancia clínica
Las mutaciones del gen PNPO pueden provocar el desarrollo de una deficiencia de piridoxamina 5'-fosfato oxidasa, una enfermedad que se presenta poco después del nacimiento con convulsiones y encefalopatía posterior.
Referencias
- ^ Ngo EO, LePage GR, Thanassi JW, Meisler N, Nutter LM (junio de 1998). "Ausencia de actividad de la piridoxina-5'-fosfato oxidasa (PNPO) en células neoplásicas: aislamiento, caracterización y expresión del ADNc de la PNPO". Biochemistry . 37 (21): 7741–8. doi :10.1021/bi972983r. PMID 9601034.
- ^ Kang JH, Hong ML, Kim DW, Park J, Kang TC, Won MH, Baek NI, Moon BJ, Choi SY, Kwon OS (junio de 2004). "Organización genómica, distribución tisular y mutación por deleción de la piridoxina 5'-fosfato oxidasa humana". Eur J Biochem . 271 (12): 2452–61. doi :10.1111/j.1432-1033.2004.04175.x. PMID 15182361.
- ^ ab "Gen Entrez: PNPO piridoxamina 5'-fosfato oxidasa".
- ^ ab "Vitamina B6" . Consultado el 3 de junio de 2007 .
- ^ Nelson DL, Cox MM (2005). Principios de bioquímica de Lehninger, cuarta edición . Nueva York: WH Freeman and Company. ISBN 0-7167-4339-6.
- ^ ab Herencia mendeliana en línea en el hombre (OMIM): piridoxamina 5-prima fosfato oxidasa; PNPO - 603287
- ^ PDB : 1jnw ; di Salvo ML, Ko TP, Musayev FN, Raboni S, Schirch V, Safo MK (enero de 2002). "Estructura del sitio activo y estereoespecificidad de la piridoxina-5'-fosfato oxidasa de Escherichia coli". Journal of Molecular Biology . 315 (3): 385–97. doi :10.1006/jmbi.2001.5254. PMID 11786019.
- ^ "Metabolismo de la vitamina B6". Vía de referencia . KEGG: Enciclopedia de Kioto de Genes y Genomas.
- ^ ab Musayev FN, Di Salvo ML, Ko TP, Schirch V, Safo MK (julio de 2003). "Estructura y propiedades de la piridoxina 5'-fosfato oxidasa humana recombinante". Protein Science . 12 (7): 1455–63. doi :10.1110/ps.0356203. PMC 2323923 . PMID 12824491.
Lectura adicional
- Maruyama K, Sugano S (1994). "Oligo-capping: un método simple para reemplazar la estructura de capuchón de los ARNm eucariotas con oligorribonucleótidos". Gene . 138 (1–2): 171–4. doi :10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID 8125298.
- Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, et al. (1997). "Construcción y caracterización de una biblioteca de ADNc enriquecida en longitud completa y enriquecida en el extremo 5'". Gene . 200 (1–2): 149–56. doi :10.1016/S0378-1119(97)00411-3. PMID 9373149.
- Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, et al. (2003). "Generación y análisis inicial de más de 15.000 secuencias completas de ADNc humano y de ratón". Proc. Natl. Sci. EE. UU . . 99 (26): 16899–903. Bibcode :2002PNAS...9916899M. doi : 10.1073/pnas.242603899 . PMC 139241 . PMID 12477932.
- Musayev FN, Di Salvo ML, Ko TP, et al. (2004). "Estructura y propiedades de la piridoxina 5'-fosfato oxidasa humana recombinante". Protein Sci . 12 (7): 1455–63. doi :10.1110/ps.0356203. PMC 2323923 . PMID 12824491.
- Ota T, Suzuki Y, Nishikawa T, et al. (2004). "Secuenciación completa y caracterización de 21.243 ADNc humanos de longitud completa". Nat. Genet . 36 (1): 40–5. doi : 10.1038/ng1285 . PMID: 14702039.
- Gerhard DS, Wagner L, Feingold EA, et al. (2004). "El estado, la calidad y la expansión del proyecto de ADNc de longitud completa del NIH: la colección de genes de mamíferos (MGC)". Genome Res . 14 (10B): 2121–7. doi :10.1101/gr.2596504. PMC 528928 . PMID 15489334.
- Mills PB, Surtees RA, Champion MP, et al. (2005). "Encefalopatía epiléptica neonatal causada por mutaciones en el gen PNPO que codifica la piridox(amina) 5'-fosfato oxidasa". Hum. Mol. Genet . 14 (8): 1077–86. doi : 10.1093/hmg/ddi120 . PMID 15772097.
- Kimura K, Wakamatsu A, Suzuki Y, et al. (2006). "Diversificación de la modulación transcripcional: identificación y caracterización a gran escala de promotores alternativos putativos de genes humanos". Genome Res . 16 (1): 55–65. doi :10.1101/gr.4039406. PMC 1356129 . PMID 16344560.
Enlaces externos
