Lactato racemasa

La enzima lactato racemasa (Lar) ( EC 5.1.2.1 ) interconvierte los enantiómeros D y L del ácido láctico. Se clasifica dentro de las clases de enzimas isomerasa , racemasa , epimerasa y enzima que actúa sobre ácidos hidroxílicos y derivados. ^{[ 1 ]} Se encuentra en ciertas arqueas halófilas , como Haloarcula marismortui , y en algunas especies de bacterias , como varias especies de Lactobacillus (que producen lactato D y L ), incluyendo Lactobacillus sakei , Lactobacillus curvatus y Lactobacillus plantarum , así como en bacterias no lácticas como Clostridium beijerinckii . ^{[ 2 ]} El gen que codifica la lactato racemasa en L. plantarum fue identificado como larA y se demostró que está asociado con un sistema de maduración generalizado que involucra a larB , larC1 , larC2 y larE . ^{[ 3 ]} El pH óptimo para su actividad es de 5,8 a 6,2 en L. sakei . ^{[ 4 ]}

El peso molecular de la lactato racemasa difiere en los distintos organismos en los que se ha encontrado, oscilando entre 25 000 y 82 400 g/mol. ^{[ 5 ]} La estructura de la enzima de L. plantarum fue resuelta por Jian Hu y Robert P. Hausinger de la Universidad Estatal de Michigan y colaboradores de allí y de otros lugares. ^{[ 6 ]} La proteína contiene un cofactor de nucleótido pinza de níquel (NPN) previamente desconocido unido covalentemente (mononucleótido de ácido piridinio 3-tioamida-5-tiocarboxílico), donde el átomo de níquel está unido al C4 del anillo de piridinio y a dos átomos de azufre. Este cofactor participa en un mecanismo de transferencia de hidruro acoplado a protones. ^{[ 7 ]}

Recientemente se han realizado varios estudios sobre la síntesis del cofactor NPN por las proteínas LarB, LarE y LarC. LarB es una carboxilasa/hidrolasa de nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), que proporciona mononucleótido de ácido piridinio-3,5-dicarboxílico y monofosfato de adenosina (AMP). ^{[ 8 ]} LarE es una transferasa de azufre dependiente de ATP que convierte los dos grupos carboxilo del sustrato en tioácidos mediante el sacrificio de los átomos de azufre de un residuo de cisteína en la proteína. ^{[ 9 ]} Finalmente, LarC inserta níquel en el ligando orgánico mediante un proceso dependiente de CTP para completar la síntesis del cofactor NPN. ^{[ 10 ]}

En muchas de las especies que contienen lactato racemasa, la función fisiológica de la enzima es convertir el sustrato D-lactato en L-lactato. En otras especies, como L. plantarum , la función celular es transformar el L-lactato en D-lactato para su incorporación a la pared celular. ^{[ 2 ]}

La reacción in vitro catalizada por la enzima alcanza el equilibrio en el punto donde existen concentraciones aproximadamente equimolares de los isómeros D y L. ^{[ 4 ]}

L. plantarum produce inicialmente L-lactato, que induce la actividad de la lactato racemasa. Por el contrario, el D-lactato reprime la actividad de la lactato racemasa en esta especie. Por lo tanto, la actividad de Lar parece estar regulada por la proporción de L-lactato/D-lactato. LarA de L. plantarum representa un nuevo tipo de enzima dependiente de níquel, debido a su novedoso cofactor ligando-pinza de níquel . ^{[ 6 ]}

Parece que existen dos vías en L. plantarum para transformar el piruvato en D- lactato . Una de ellas involucra la lactato deshidrogenasa dependiente de NAD que produce directamente D-lactato ( LdhD ), y la otra es a través de las actividades secuenciales de una lactato deshidrogenasa específica de L seguida de la lactato racemasa. Si la enzima LdhD está inactivada o inhibida, la lactato racemasa proporciona a la bacteria una vía de rescate para la producción de D-lactato. ^{[ 2 ]} Esta vía es importante porque la producción de D-lactato en L. plantarum está ligada a la biosíntesis de la pared celular. Los mutantes que carecían de la actividad de LdhD y que también tenían el operón lar eliminado solo producían L-lactato, y la biosíntesis de peptidoglicano no podía ocurrir.