Glucocerebrosidasa
Proteína de mamíferos encontrada en humanos

GBA
Estructuras disponibles
APBúsqueda de ortólogos: PDBe RCSB
Identificadores
AliasGBA , GBA1, GCB, GLUC, glucosilceramidasa beta, glucocerebrosidasa
Identificaciones externasOMIM : 606463; MGI : 95665; HomoloGene : 68040; Tarjetas genéticas : GBA; OMA :GBA - ortólogos
Ortólogos
EspeciesHumanoRatón
Entre

2629

14466

Conjunto

ENSG00000262446
ENSG00000177628

ENSMUSG00000028048

Protección unificada

P04062

P17439

RefSeq (ARNm)

NM_001077411
NM_008094

RefSeq (proteína)

NP_000148
NP_001005741
NP_001005742
NP_001165282
NP_001165283

NP_001070879
NP_032120

Ubicación (UCSC)Crónica 1: 155.23 – 155.24 MbCrónica 3: 89.11 – 89.12 Mb
Búsqueda en PubMed[3][4]
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La β-glucocerebrosidasa (también llamada β-glucosidasa ácida , D -glucosil-N-acilesfingosina glucohidrolasa o GCasa ) es una enzima con actividad glucosilceramidasa ( EC 3.2.1.45) que escinde por hidrólisis el enlace β-glucosídico del químico glucocerebrósido , un intermediario en el metabolismo de los glucolípidos que es abundante en las membranas celulares (particularmente en las células de la piel). [5] Se localiza en el lisosoma , donde permanece asociada a la membrana lisosomal. [6] La β-glucocerebrosidasa tiene una longitud de 497 aminoácidos y una masa molecular de 59.700 Da . [ cita requerida ]

Estructura

La β-glucocerebrosidasa es un miembro de la familia de las glicósido hidrolasas 30 y consta de tres dominios distintos (I-III). [7]

  • Representación tridimensional de PyMol de la glucocerebrosidasa con tres dominios resaltados.
    Representación tridimensional de PyMol de la glucocerebrosidasa con tres dominios resaltados.
  • Representación tridimensional de PyMol de la glucocerebrosidasa con residuos catalíticos resaltados.
    Representación tridimensional de PyMol de la glucocerebrosidasa con residuos catalíticos resaltados.

El dominio I (residuos 1-27 y 383-414) forma una lámina β antiparalela de tres cadenas. Este dominio contiene dos puentes disulfuro que son necesarios para el plegamiento correcto, así como un residuo glicosilado (Asn19) que se requiere para la actividad catalítica in vivo. El dominio II (residuos 30-75 y 431-497) consta de dos láminas β que se asemejan a un pliegue de inmunoglobulina . El dominio III (residuos 76-381 y 416-430) es homólogo a un barril TIM y es un dominio altamente conservado entre las hidrolasas de glicósido . [8] El dominio III alberga el sitio activo, que se une al sustrato glucocerebrósido en estrecha proximidad a los residuos catalíticos E340 y E235. Los dominios I y III están estrechamente asociados, mientras que los dominios II y III están unidos por un enlazador desordenado. [7]

Mecanismo

Las estructuras cristalinas indican que la β-glucocerebrosidasa se une a la porción de glucosa y al enlace O-glicosídico adyacente del glucocerebrósido . Las dos cadenas alifáticas del glucocerebrósido pueden permanecer asociadas con la bicapa lisosomal o interactuar con la proteína activadora saposina C. [7]

Al igual que otras hidrolasas de glicósidos, el mecanismo de hidrólisis del glucocerebrósido por la β-glucocerebrosidasa implica la catálisis ácido-base por dos residuos de ácido glutámico (E340 y E235) y se lleva a cabo mediante un mecanismo de dos pasos. En el primer paso, el E340 realiza un ataque nucleofílico en el carbono del enlace O-glicosídico para desplazar la fracción de esfingosina , que es protonada simultáneamente por el E235 al ser liberada del sitio activo. En el segundo paso, la glucosa se hidroliza a partir del residuo E340 para regenerar la enzima activa. [7] [9]

Propiedades

La β-glucocerebrosidasa es máximamente activa a pH 5,5, el pH del compartimento lisosomal. [10] Dentro del lisosoma permanece asociada a la membrana, donde se une y degrada su sustrato glucocerebrósido (GluCer). Requiere la proteína activadora saposina C, así como lípidos cargados negativamente para una actividad catalítica máxima. [11] [12] No se conoce el papel de la saposina C; sin embargo, se ha demostrado que se une tanto a la membrana lisosomal como a las fracciones lipídicas de GluCer y, por lo tanto, puede reclutar GluCer al sitio activo de la enzima. [13] [14]

La β-glucocerebrosidasa es inhibida de forma específica e irreversible por el análogo de glucosa conduritol B epóxido. El conduritol B epóxido se une al sitio activo de la GCasa, donde la enzima escinde su anillo epóxido , formando un enlace covalente permanente entre la enzima y el inhibidor. [15]

Inicialmente, se pensaba que la GCase era una de las pocas enzimas lisosomales que no seguía la vía de la manosa-6-fosfato para el tráfico al lisosoma . [16] Un estudio en fibroblastos con enfermedad de células I (en los que la fosfotransferasa que coloca la manosa 6-fosfato en las proteínas para dirigirlas al lisosoma es defectuosa) mostró que la GCase se dirigía al lisosoma independientemente de la vía M6P. [17] Se demostró que el transportador lisosomal y la proteína integral de membrana LIMP-2 (Lysosomal Integral Membrane Protein 2) se unen a la GCase y facilitan el transporte al lisosoma, lo que demuestra un mecanismo para el tráfico lisosomal independiente de M6P. Esta conclusión se puso en duda cuando una estructura cristalina de la GCase en complejo con LIMP-2 mostró una fracción de manosa 6-fosfato en LIMP-2, lo que sugiere que el complejo también puede seguir la vía tradicional de la manosa-6-fosfato . [18]

Importancia clínica

Las mutaciones en el gen de la glucocerebrosidasa causan la enfermedad de Gaucher , una enfermedad de almacenamiento lisosomal caracterizada por una acumulación de glucocerebrósidos en los macrófagos que se infiltran en muchos órganos vitales. [19] [20]

Las mutaciones en el gen de la glucocerebrosidasa también están asociadas con la enfermedad de Parkinson . [21] [22]

Un pseudogén relacionado se encuentra aproximadamente a 12 kb aguas abajo de este gen en el cromosoma 1. El empalme alternativo da como resultado múltiples variantes de transcripción que codifican la misma proteína. [23]

Drogas

La alglucerasa (Ceredasa) era una versión de la glucocerebrosidasa que se obtenía del tejido placentario humano y luego se modificaba con enzimas. [24] Fue aprobada por la FDA en 1991 [25] pero se retiró del mercado [26] [27] debido a la aprobación de medicamentos similares elaborados con tecnología de ADN recombinante en lugar de ser extraídos del tejido. Los medicamentos elaborados de manera recombinante no presentan riesgo de transmisión de enfermedades a partir del tejido utilizado en la extracción y son menos costosos de fabricar. [24]

Las glucocerebrosidasas recombinantes utilizadas como fármacos incluyen: [28]

Véase también

  • Enzimas estrechamente relacionadas
    • GBA2 : β-glucosidasa ácida (ácido biliar), también EC 3.2.1.45
    • GBA3 : β-glucosidasa ácida (citosólica), EC 3.2.1.21

Referencias

  1. ^ abc ENSG00000177628 GRCh38: Versión 89 de Ensembl: ENSG00000262446, ENSG00000177628 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000028048 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Vielhaber G, Pfeiffer S, Brade L, Lindner B, Goldmann T, Vollmer E, Hintze U, Wittern KP, Wepf R (noviembre de 2001). "Localización de ceramida y glucosilceramida en la epidermis humana mediante microscopía electrónica inmuno-oro". The Journal of Investigative Dermatology . 117 (5): 1126–36. doi : 10.1046/j.0022-202x.2001.01527.x . PMID  11710923.
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  7. ^ abcd Lieberman RL (2011). "Un recorrido guiado por la biología estructural de la enfermedad de Gaucher: β-glucosidasa ácida y saposina C". Investigación enzimática . 2011 : 973231. doi : 10.4061/2011/973231 . PMC 3226326. PMID  22145077 . 
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  14. ^ Tamargo RJ, Velayati A, Goldin E, Sidransky E (julio de 2012). "El papel de la saposina C en la enfermedad de Gaucher". Genética molecular y metabolismo . 106 (3): 257–63. doi :10.1016/j.ymgme.2012.04.024. PMC 3534739 . PMID  22652185. 
  15. ^ Ogawa S, Uetsuki S, Tezuka Y, Morikawa T, Takahashi A, Sato K (junio de 1999). "Síntesis y evaluación de la actividad inhibidora de la glucocerebrosidasa de los desoxiinositoles anhidros a partir de (+)-epi- y (-)-vibo-quercitoles". Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters . 9 (11): 1493–8. doi :10.1016/S0960-894X(99)00223-1. PMID  10386923.
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Lectura adicional

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  • Stone DL, Tayebi N, Orvisky E, Stubblefield B, Madike V, Sidransky E (2000). "Mutaciones del gen de la glucocerebrosidasa en pacientes con enfermedad de Gaucher tipo 2". Human Mutation (manuscrito enviado). 15 (2): 181–8. doi :10.1002/(SICI)1098-1004(200002)15:2<181::AID-HUMU7>3.0.CO;2-S. PMID  10649495. S2CID  31438997.
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  • Fábrega S, Durand P, Mornon JP, Lehn P (2002). "[El sitio activo de la glucocerebrosidasa humana: predicciones estructurales y validaciones experimentales]". Revista de la Sociedad de Biología . 196 (2): 151–60. doi :10.1051/jbio/2002196020151. PMID  12360744. S2CID  81542873.
  • Alfonso P, Aznarez S, Giralt M, Pocovi M, Giraldo P (2007). "Análisis de mutaciones y relaciones genotipo/fenotipo de pacientes con enfermedad de Gaucher en España". Journal of Human Genetics . 52 (5): 391–6. doi : 10.1007/s10038-007-0135-4 . PMID  17427031.

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