aureusidina sintasa

La aureusidina sintasa ( EC 1.21.3.6 , AmAS1 ) es una enzima con nombre sistemático 2',4,4',6'-tetrahidroxichalcona 4'-O-beta-D-glucósido:oxigeno oxidorreductasa . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

La aureusidina sintasa tiene dos tareas enzimáticas principales: la hidroxilación en la posición 3 del anillo B de las chalconas y la ciclación oxidativa de las chalconas para formar auronas . ^{[ 2 ]} Las chalconas modificadas suelen ser 2',4,4',6'-tetrahidroxichalcona (THC) glucosidada y 2',3,4,4',6'-pentahidroxichalcona (PHC). ^{[ 2 ]} Estas auronas, en particular la auresidina, forman pigmentos para la coloración de las flores. ^{[ 1 ]} Estos pigmentos podrían haberse desarrollado para atraer y guiar a las abejas para la polinización , ^{[ 5 ]} pero también proporcionan protección contra virus , plagas y hongos . ^{[ 6 ]}

La aureusidina sintasa es una glicoproteína monomérica de 39 kDa que contiene cobre binuclear . ^{[ 1 ]} La adición de feniltiourea , que se une competitivamente al cobre binuclear, ^{[ 7 ]} inhibe la productividad general de la enzima. ^{[ 2 ]} Debido a esto, es probable que el sitio activo contenga el cobre binuclear.

La aureusidina sintasa es homóloga a la polifenol oxidasa (PPO) vegetal , ^{[ 1 ]} pero contiene ciertas modificaciones significativas. Mientras que la PPO tiene una secuencia de aminoácidos N-terminal altamente conservada para facilitar el transporte al lumen del plastidio, la aureusidina sintasa carece de esta secuencia ^{[ 1 ]} y, por lo tanto, no se localiza en el plásmido. Al igual que las PPO, ^{[ 8 ]} es probable que la aureusidina sintasa se sintetice primero como una proteína más grande de ~60 kDa y luego sufra una escisión proteolítica para eliminar los grupos de transporte. ^{[ 1 ]}

La aureusidina sintasa cataliza la creación de auronas a partir de chalconas mediante hidroxilación y ciclación oxidativa. Esta clase de reacciones incluye:

(1) 2',4,4',6'-tetrahidroxichalcona 4'-O-beta-D-glucósido + O ₂${\displaystyle \rightleftharpoons }$aureusidina 6-O-beta-D-glucósido + H ₂ O

(2) 2',3,4,4',6'-pentahidroxichalcona 4'-O-beta-D-glucósido + 1/2 O ₂${\displaystyle \rightleftharpoons }$aureusidina 6-O-beta-D-glucósido + H ₂ O

(3) 2',3,4,4',6'-pentahidroxichalcona 4'-O-beta-D-glucósido + O ₂${\displaystyle \rightleftharpoons }$bracteatina 6-O-beta-D-glucósido + H ₂ O

Aunque la proteína recibe su nombre del pigmento amarillo aureusidina que suele producir, puede generar varias auronas similares, como sulfuretina, bracteatina y 3',4',5',6-tetrahidroxiaurona. Para modificar la chalcona a una aurona, esta debe sufrir una ciclación oxidativa que forme un heterociclo de cinco miembros fusionado al anillo a de la aurona. Este paso no se produce a menos que la posición 3 del anillo B de la chalcona esté oxigenada. A partir de esto y de la homología de la proteína con la PPO, el mecanismo propuesto actualmente para la aureusidina sintasa se muestra en la Fig. 2. El primer paso del proceso da como resultado una hidroxilación en la posición 3 (para THC) y una oxidación a un anillo de dicetona. Generalmente se asume que este mecanismo es el mismo que el de la tirosinasa . ^{[ 9 ]} Esta suposición se basa en la homología de las dos estructuras y su funcionalidad similar. Este producto luego sufre una ciclación oxidativa y posteriormente una isomerización para dar el producto final, pero es posible que estos pasos tengan lugar fuera de la enzima . ^{[ 2 ]} Este mecanismo solo puede producir auronas con funcionalización 3',4'-dihidroxi o 3',4',5'-trihidroxi, pero se han descrito auronas con uno o ningún grupo hidroxilo en el anillo B. No está claro si esta formación de auronas se debe a un mecanismo alternativo o a otra proteína. ^{[ 10 ]}

La aureusidina es un flavonoide vegetal que proporciona coloración amarilla a varias plantas, incluyendo boca de dragón y cosmos. ^{[ 1 ]} También proporciona diversos beneficios protectores contra enfermedades y parásitos. ^{[ 6 ]} La aureusidina sintasa es activa solo en la vacuola y se transporta directamente desde el retículo endoplasmático a la vacuola a través del aparato de Golgi. ^{[ 4 ]} Estudios in vitro han demostrado que la síntesis de aurona procede mucho más rápidamente cuando la chalcona se glucosila primero, ^{[ 2 ]} y estudios in vivo han demostrado que la coloración amarilla no se expresa sin la coexpresión de la UDP glucuronosiltransferasa UGT88D3 para glucosilar primero la chalcona. ^{[ 4 ]} Esta glucosilación ayuda en la producción de aurona al canalizar metabólicamente las chalconas modificadas a la vacuola. ^{[ 11 ]}

La modificación genética de plantas con flores para expresar colores imposibles de obtener mediante el mejoramiento natural ha sido uno de los principales objetivos de la industria florícola . ^{[ 12 ]} La aureusidina sintasa se ha introducido en plantas con flores naturalmente azules para formar nuevas flores amarillas transgénicas en especies de Torenia . ^{[ 4 ]} Esto se logra mediante la coexpresión de la aureusidina sintasa y la UDP-glucosa:chalcona 4'-O-glucosiltransferasa en las flores y el uso de interferencia de ARN para bloquear la expresión de la producción de pigmento natural . ^{[ 4 ]}

Además de su importancia para la industria florícola, la aureusidina sintasa es un objetivo relativamente nuevo para la investigación biomédica. ^{[ 13 ]} Se ha descubierto que las auronas tienen efectos antioxidantes , antibacterianos y anticancerígenos . ^{[ 14 ]} La aureusidina sintasa es particularmente atractiva para la creación de plantas genéticamente modificadas que pueden conferir propiedades medicinales, y ya se ha demostrado la creación de hojas de lechuga y tabaco transgénicas con propiedades antioxidantes mejoradas. ^{[ 15 ]}

• Aureusidina+sintasa en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.