Riboflavina sintetasa
| Riboflavina sintetasa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Estructura cristalográfica de la riboflavina sintasa de E. coli . [1] | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| N.º CE | 2.5.1.9 | ||||||||
| N.º CAS | 9075-82-5 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
| 6,7-dimetil-8-ribitilluminazina sintasa | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Riboflavina sintasa de S. pombe unida a carboxietilluminazina. [2] | |||||||||||
| Identificadores | |||||||||||
| Símbolo | DMRL_sintasa | ||||||||||
| Pfam | PF00885 | ||||||||||
| Interprofesional | IPR002180 | ||||||||||
| SCOP2 | 1rvv / ALCANCE / SUPFAM | ||||||||||
| |||||||||||
La riboflavina sintasa es una enzima que cataliza la reacción final de la biosíntesis de la riboflavina . Cataliza la transferencia de una unidad de cuatro carbonos de una molécula de 6,7-dimetil-8-ribitilluminazina a otra, lo que da como resultado la síntesis de riboflavina y 5-amino-6-ribitilamino-2,4(1 H ,3 H )-pirimidindiona :
- (2) 6,7-dimetil-8-ribitilluminazina → riboflavina + 5-amino-6-ribitilamino-2,4(1 H ,3 H )-pirimidindiona
Estructura
El monómero de la riboflavina sintasa tiene un peso molecular de aproximadamente 23 kDa. Cada monómero contiene dos barriles beta y una hélice α en el extremo C (residuos 186-206). El monómero se pliega en una simetría pseudo-doble, predicha por la similitud de secuencia entre el barril del extremo N (residuos 4-86) y el barril del extremo C (residuos 101-184). [1] La interfaz entre estos barriles de dos subunidades diferentes es la ubicación del sitio activo . [3] La enzima de diferentes especies adopta diferentes estructuras cuaternarias , que contienen hasta 120 subunidades. [4]
La riboflavina sintasa arqueal se forma como un homopentámero, mientras que la riboflavina sintasa eubacteriana , fúngica y vegetal existe como un homotrímero. Sus secuencias no están relacionadas en absoluto, la enzima arqueal es paráloga a la 6,7-dimetil-8-ribitillumazina sintasa . [3] Las reacciones catalizadas por estos dos tipos de riboflavina sintasa se producen a través de intermediarios "enantioméricos". [3]
Sitio activo
Dos moléculas de 6,7-dimetil-8-ribitillumazina (sintetizadas por la lumazina sintasa ) están unidas por hidrógeno a cada monómero ya que los dos dominios son topológicamente similares. [5] El sitio activo está ubicado en la interfaz de los sustratos entre pares de monómeros y se han creado estructuras modeladas del dímero del sitio activo. [2] Solo uno de los sitios activos de la enzima cataliza la formación de riboflavina a la vez, ya que los otros dos sitios miran hacia afuera y están expuestos al solvente . [1] Los residuos de aminoácidos involucrados en la unión de hidrógeno al ligando se muestran en la imagen, los residuos participantes pueden incluir Thr148, Met160, Ile162, Thr165, Val6, Tyr164, Ser146 y Gly96 en el dominio C-terminal y Ser41, Thr50, Gly 62, Ala64, Ser64, Val103, Cys48, His102 en el dominio N-terminal. [3]
- Enlace de hidrógeno entre el sustrato y la enzima en el dominio C-terminal . [2]
- Enlace de hidrógeno entre el sustrato y la enzima en el dominio N-terminal . [2]
![Enlace de hidrógeno entre el sustrato y la enzima en el dominio C-terminal.[2]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ab/Hydrogen_Bonding_C-Terminal_Domain.jpg/1280px-Hydrogen_Bonding_C-Terminal_Domain.jpg)
![Enlace de hidrógeno entre el sustrato y la enzima en el dominio N-terminal.[2]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/Hydrogen_Bonding_N-Terminal_Domain.jpg/1280px-Hydrogen_Bonding_N-Terminal_Domain.jpg)
Mecanismo
No se necesitan cofactores para la catálisis. Además, la formación de riboflavina a partir de 6,7-dimetil-8-ribitilluminazina puede ocurrir en solución acuosa hirviendo en ausencia de riboflavina sintasa. [6] La reacción es la siguiente:
- (2) 6,7-dimetil-8-ribitilluminazina → riboflavina + 5-amino-6-ribitilamino-2,4(1 H ,3 H )-pirimidindiona
En la interfaz del sustrato entre pares de monómeros, la enzima mantiene las dos moléculas de 6,7-dimetil-8-ribitilluminazina en posición a través de enlaces de hidrógeno para catalizar la reacción de dismutación . [6] Además, se ha sugerido la catálisis ácido/base por los residuos de aminoácidos. Los residuos específicos pueden incluir la díada His102/Thr148 como base para la desprotonación del grupo metilo C7a . De la díada, His102 es del barril N y Thr148 es del barril C, lo que resalta la importancia de la proximidad de las dos subunidades de la enzima en las primeras etapas de la reacción. [7] También se ha sugerido que la identidad del nucleófilo es uno de los siguientes residuos conservados: Ser146, Ser41, Cys48 o Thr148, o agua en la reacción no catalizada. [1] En estudios sobre el papel de Cys48 como posible nucleófilo, no se ha determinado si el desplazamiento nucleofílico ocurre a través de una reacción SN1 o SN2 . [7]
Durante la reacción de dismutación, se intercambia una unidad de cuatro carbonos entre las dos moléculas de 6,7-dimetil-8-ribitillumazina. En el transcurso de la reacción, se crea una molécula pentacíclica que luego se descompone en riboflavina y 5-amino-6-ribitilamino-2,4(1 H ,3 H )-pirimidindiona. Curiosamente, la riboflavina sintasa arqueal crea un intermediario "enantiomérico" a diferencia de la riboflavina sintasa eubacteriana, fúngica y vegetal, donde el ataque de una molécula procede de la cara opuesta en comparación con la otra enzima. [3] Se desconoce el mecanismo exacto de la formación del aducto cíclico. También se desconoce cómo procede exactamente el mecanismo cuando no está catalizado por una enzima. [3]
Producción de drogas
Los científicos han planteado la hipótesis de que las enzimas implicadas en la vía de biosíntesis de la riboflavina, incluida la riboflavina sintasa, pueden utilizarse para desarrollar fármacos antibacterianos con el fin de tratar infecciones causadas por bacterias gramnegativas y levaduras . Esta hipótesis se basa en la incapacidad de las bacterias gramnegativas, como E. coli y S. typhimurium , de absorber riboflavina del entorno externo. [3] [8] Como las bacterias gramnegativas necesitan producir su propia riboflavina, la inhibición de la riboflavina sintasa u otras enzimas implicadas en la vía pueden ser herramientas útiles para desarrollar fármacos antibacterianos.
El inhibidor más potente de la riboflavina sintasa es la 9- D -ribitil-1,3,7-trihidropurina-2,6,8-triona, con un valor de Ki de 0,61 μM. Se cree que actúa a través de la inhibición competitiva con la 6,7-dimetil-8-ribitillumazina. [8]
Véase también
Referencias
- ^ abcd PDB : 1i8d ; Liao DI, Wawrzak Z, Calabrese JC, Viitanen PV, Jordan DB (mayo de 2001). "Estructura cristalina de la riboflavina sintasa". Estructura . 9 (5): 399–408. doi : 10.1016/S0969-2126(01)00600-1 . PMID 11377200.
- ^ abcd PDB : 1kzl ; Gerhardt S, Schott AK, Kairies N, Cushman M, Illarionov B, Eisenreich W, Bacher A, Huber R, Steinbacher S, Fischer M (octubre de 2002). "Estudios sobre el mecanismo de reacción de la riboflavina sintasa: estructura cristalina de rayos X de un complejo con 6-carboxietil-7-oxo-8-ribitillumazina". Estructura . 10 (10): 1371–81. doi : 10.1016/S0969-2126(02)00864-X . PMID 12377123.
- ^ abcdefg Fischer M, Bacher A (junio de 2008). "Biosíntesis de la vitamina B2: Estructura y mecanismo de la riboflavina sintasa". Arch. Biochem. Biophys . 474 (2): 252–65. doi :10.1016/j.abb.2008.02.008. PMID 18298940.
- ^ "EC 2.5.1.9". ebi.ac.uk . Consultado el 28 de noviembre de 2021 .
- ^ Fischer M, Schott AK, Kemter K, Feicht R, Richter G, Illarionov B, Eisenreich W, Gerhardt S, Cushman M, Steinbacher S, Huber R, Bacher A (diciembre de 2003). "Riboflavina sintasa de Schizosaccharomyces pombe. Dinámica de proteínas revelada por experimentos de perturbación de proteínas de RMN 19F". BMC Bioquímica . 4 : 18. doi : 10.1186/1471-2091-4-18 . PMC 337094 . PMID 14690539.
- ^ ab Bacher A, Eberhardt S, Fischer M, Kis K, Richter G (2000). "Biosíntesis de la vitamina b2 (riboflavina)". Annu. Rev. Nutr . 20 : 153–67. doi :10.1146/annurev.nutr.20.1.153. PMID 10940330.
- ^ ab Zheng YJ, Jordan DB, Liao DI (agosto de 2003). "Examen de un intermediario de reacción en el sitio activo de la riboflavina sintasa". Bioorg. Chem . 31 (4): 278–87. doi :10.1016/S0045-2068(03)00029-4. PMID 12877878.
- ^ ab Cushman M, Yang D, Kis K, Bacher A (diciembre de 2001). "Diseño, síntesis y evaluación de 9-D-ribitil-1,3,7-trihidro-2,6,8-purinetriona, un potente inhibidor de la riboflavina sintasa y la lumazina sintasa". J. Org. Chem . 66 (25): 8320–7. doi :10.1021/jo010706r. PMID 11735509.
Enlaces externos
- Riboflavina+sintasa en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
