Sistema de escisión de glicina

El sistema de escisión de glicina ( GCS ) también se conoce como complejo de glicina descarboxilasa o GDC . El sistema es una serie de enzimas que se activan en respuesta a altas concentraciones del aminoácido glicina . ^{[ 1 ]} El mismo conjunto de enzimas a veces se denomina glicina sintasa cuando funciona en sentido inverso para formar glicina. ^{[ 2 ]} El sistema de escisión de glicina está compuesto por cuatro proteínas: la proteína T, la proteína P, la proteína L y la proteína H. No forman un complejo estable, ^{[ 3 ]} por lo que es más apropiado llamarlo "sistema" en lugar de "complejo". La proteína H es responsable de interactuar con las otras tres proteínas y actúa como transportadora de algunos de los productos intermedios en la descarboxilación de la glicina. ^{[ 2 ]} Tanto en animales como en plantas, el sistema de escisión de glicina está unido de forma laxa a la membrana interna de las mitocondrias. Las mutaciones en este sistema enzimático están relacionadas con la encefalopatía por glicina . ^{[ 2 ]}

En plantas, animales y bacterias, el sistema de escisión de glicina cataliza la siguiente reacción reversible:

Glicina + H ₄ folato + NAD ⁺ ↔ 5,10-metileno-H ₄ folato + CO ₂ + NH ₃ + NADH + H ⁺

En la reacción enzimática, la proteína H activa la proteína P, que cataliza la descarboxilación de la glicina y une la molécula intermedia a la proteína H para ser transportada a la proteína T. ^{[ 4 ] [ 5 ]} La proteína H forma un complejo con la proteína T que utiliza tetrahidrofolato y produce amoníaco y 5,10-metilentetrahidrofolato . Después de la interacción con la proteína T, la proteína H queda con dos grupos tiol completamente reducidos en el grupo lipoato . ^{[ 6 ]} El sistema de proteína de glicina se regenera cuando la proteína H se oxida para regenerar el enlace disulfuro en el sitio activo por interacción con la proteína L, que reduce NAD ⁺ a NADH y H ⁺ .

Cuando se acopla a la serina hidroximetiltransferasa , la reacción global del sistema de escisión de glicina se convierte en:

2 glicina + NAD ⁺ + H ₂ O → serina + CO ₂ + NH ₃ + NADH + H ⁺

En los humanos y la mayoría de los vertebrados, el sistema de escisión de glicina forma parte de la vía de catabolismo de glicina y serina más importante. Esto se debe en gran medida a la formación de 5,10-metilentetrahidrofolato , que es uno de los pocos donantes de C1 _en la biosíntesis. ^{[ 2 ]} En este caso, el grupo metilo derivado del catabolismo de la glicina puede transferirse a otras moléculas clave como las purinas y la metionina .

Esta reacción, y por extensión el sistema de escisión de glicina, es necesaria para la fotorrespiración en plantas C3 _. El sistema de escisión de glicina toma la glicina, que se crea a partir de un subproducto no deseado del ciclo de Calvin , y la convierte en serina , que puede reingresar al ciclo. El amoníaco generado por el sistema de escisión de glicina es asimilado por el ciclo de la glutamina sintetasa - glutamina oxoglutarato aminotransferasa, pero le cuesta a la célula una ATP y una NADPH . La ventaja es que se produce una CO2 por cada dos O2 _{que la} célula absorbe erróneamente, generando cierto valor en un ciclo que de otro modo agotaría la energía. En conjunto, las proteínas involucradas en estas reacciones comprenden aproximadamente la mitad de las proteínas en las mitocondrias de las hojas de espinaca y guisante . ^{[ 3 ]} El sistema de escisión de glicina está constantemente presente en las hojas de las plantas, pero en pequeñas cantidades hasta que se exponen a la luz. Durante el pico de fotosíntesis, la concentración del sistema de escisión de glicina aumenta diez veces. ^{[ 7 ]}

En la bacteria anaeróbica Clostridium acidiurici , el sistema de escisión de glicina se dirige principalmente hacia la síntesis de glicina. Si bien la síntesis de glicina a través de este sistema es posible debido a la reversibilidad de la reacción global, no se observa fácilmente en animales. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

La encefalopatía por glicina , también conocida como hiperglicinemia no cetósica (HNC), es un trastorno primario del sistema de escisión de la glicina, que resulta de una disminución de la función de dicho sistema, lo que provoca un aumento de los niveles de glicina en los fluidos corporales. La enfermedad se relacionó clínicamente por primera vez con el sistema de escisión de la glicina en 1969. ^{[ 10 ]} Los primeros estudios mostraron altos niveles de glicina en sangre, orina y líquido cefalorraquídeo. La investigación inicial mediante marcaje con carbono mostró niveles reducidos de CO ₂ y producción de serina en el hígado, lo que apunta directamente a deficiencias en la reacción de escisión de la glicina. ^{[ 11 ]} Investigaciones posteriores han demostrado que las deleciones y mutaciones en la región 5' de la proteína P son las principales causas genéticas de la hiperglicinemia no cetósica. ^{[ 12 ]} En casos más raros, también se encontró que una mutación de sentido erróneo en el código genético de la proteína T, que causa la mutación de la histidina en la posición 42 a arginina , resultaba en hiperglicinemia no cetósica. Esta mutación específica afectó directamente el sitio activo de la proteína T, causando una menor eficiencia del sistema de escisión de glicina. ^{[ 13 ]}

• dihidrolipoamida deshidrogenasa
• ácido lipoico
• encefalopatía por glicina