Hispanopedia WikiLa enzima coagulante de Limulus ( EC 3.4.21.86 , enzima coagulante ) es una serina proteasa similar a la tripsina que cataliza la siguiente reacción química :
- Escisión selectiva de los enlaces Arg 18 -Gly 19 y Arg 46 -Thr 47 en el coagulógeno para formar coagulina y fragmentos.
Esta enzima está presente en los gránulos de hemocitos de los cangrejos herradura Limulus y Tachypleus . En las vías de coagulación relacionadas con la inmunidad de estos organismos, es la enzima final responsable de la activación de la coagulina . [ 1 ] [ 2 ]
Estructura
La forma inactiva de la enzima de coagulación de Limulus, denominada enzima procoagulante, consiste en una glicoproteína de cadena simple . La enzima se activa tras la escisión en el enlace Arg 98 -Ile 99 por el factor de coagulación B de Limulus o el factor de coagulación G de Limulus. La enzima de coagulación activa consta de una cadena ligera y una cadena pesada unidas por un puente disulfuro . El sitio activo de la enzima de coagulación se encuentra en la cadena pesada y contiene la tríada catalítica His-Asp-Ser , común entre las serina proteasas. La secuencia de la cadena pesada en la región de la serina proteasa es un 34,1 % homóloga a la del factor de coagulación X humano , y se encuentran cuatro enlaces disulfuro en las mismas ubicaciones en ambas enzimas (y en la protrombina ). Estas similitudes indican una relación entre la estructura y la función de la serina proteasa. [ 3 ] La enzima de coagulación de Limulus también tiene una especificidad de sustrato similar a la del factor X de mamíferos. [ 4 ] Se desconoce la estructura cristalina de la enzima.
La cadena ligera de la enzima contiene una estructura con nudo disulfuro en forma de clip. La homología de secuencia en esta región con el precursor de la serina proteasa easter en Drosophila sugiere que esta estructura puede ser común en los zimógenos de serina proteasa de invertebrados. [ 3 ] La similitud estructural del dominio clip de la cadena ligera con la defensina del cangrejo herradura sugiere que el dominio clip puede tener cierta actividad antimicrobiana. [ 2 ]
Las secuencias de aminoácidos de la enzima de coagulación de Limulus y del factor de coagulación B de Limulus presentan una similitud del 35,9 %. Esta similitud sugiere que ambas enzimas surgieron originalmente por duplicación genética y evolucionaron con el tiempo para desempeñar funciones únicas en la cascada de coagulación. [ 5 ]
Las enzimas de coagulación aisladas de Limulus polyphemus y Tachypleus tridentatus exhiben propiedades similares, lo que indica una alta conservación de esta enzima a lo largo de la divergencia evolutiva. [ 4 ]
Función
Reacción
La enzima coagulante de Limulus utiliza 2H₂O para escindir los enlaces Arg¹⁸ - Gly¹⁹ y Arg⁴⁶ - Thr⁴⁷ del coagulógeno, formando coagulina y dos péptidos. Este proceso activa la coagulina, permitiéndole gelificarse y formar coágulos alrededor de los invasores bacterianos. [ 3 ]
La reacción es hidrolítica y está catalizada por la tríada His-Asp-Ser en el sitio activo. El grupo hidroxilo de la serina actúa como nucleófilo , atacando el carbono carbonílico del enlace peptídico. El átomo de nitrógeno de la histidina acepta el hidrógeno del grupo hidroxilo de la serina, lo que la convierte en un nucleófilo más fuerte. El ácido aspártico forma enlaces de hidrógeno con la histidina, aumentando la electronegatividad de este átomo de nitrógeno y, por lo tanto, su capacidad para aceptar el hidrógeno. El ataque nucleofílico provoca la ruptura del enlace peptídico, liberando un fragmento peptídico. Posteriormente, la histidina desprotona una molécula de agua. El hidroxilo resultante actúa como nucleófilo, rompiendo el enlace entre la serina y el carbonilo y liberando el resto de la proteína. El proceso se repite en el otro enlace peptídico. [ 6 ]
Función en la coagulación
La enzima de coagulación de Limulus forma parte de la cascada de coagulación en los hemocitos del cangrejo herradura. Esta cascada se desencadena por la presencia de endotoxinas bacterianas , detectadas por el factor C de coagulación de Limulus . El factor C activa el factor B, que a su vez activa la enzima de coagulación. La enzima de coagulación activa entonces la coagulina. La cascada de coagulación también puede ser desencadenada por el (1,3)-β - D-glucano , un componente de muchas paredes celulares fúngicas. La cascada mediada por (1,3)-β- D -glucano sigue una vía diferente a la cascada mediada por endotoxinas. Cuando el (1,3)-β - D-glucano está presente, se activa el factor G de Limulus. El factor G activa entonces la enzima de coagulación, que procede a activar la coagulina. [ 3 ]
La enzima coagulante de Limulus es inhibida por las serpinas LICI-2 y LICI-3. Estas serpinas regulan la cascada de coagulación al impedir la difusión de los factores de coagulación activos, lo que podría provocar la formación innecesaria de coágulos. [ 2 ]
La cascada de coagulación del cangrejo herradura es un importante mecanismo de defensa contra invasores bacterianos y fúngicos. Los coágulos contienen e inmovilizan las células infecciosas, que luego pueden ser eliminadas con sustancias antimicrobianas producidas por los hemocitos. Este sistema especializado es útil porque los invertebrados carecen de inmunidad adaptativa . [ 7 ]
Uso médico
Los extractos de hemocitos de cangrejos herradura se utilizan comúnmente en pruebas de fármacos y dispositivos médicos para evaluar estas propiedades coagulantes. La coagulación indica la presencia de endotoxinas en el producto. [ 2 ]
Referencias
- ↑ Muta T, Hashimoto R, Miyata T, Nishimura H, Toh Y, Iwanaga S (diciembre de 1990). "Enzima procoagulante de hemocitos de cangrejo herradura. Clonación de ADNc, ubicaciones de disulfuro y localización subcelular" . The Journal of Biological Chemistry . 265 (36): 22426–33 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)45722-5 . PMID 2266134 .
- 1 2 3 4 Iwanaga, S (mayo de 2007). "Principio bioquímico de la prueba de Limulus para la detección de endotoxinas bacterianas" . Actas de la Academia Japonesa. Serie B, Ciencias Físicas y Biológicas . 83 (4): 110– 9. Bibcode : 2007PJAB...83..110I . doi : 10.2183/pjab.83.110 . PMC 3756735. PMID 24019589 .
- ^ Iwanaga, Sadaaki ( 1 de febrero de 1993 ). "La reacción de coagulación de Limulus" . Opinión actual en inmunología . 5 (1): 74– 82. doi : 10.1016/0952-7915(93)90084-6 . ISSN 0952-7915 .
- 1 2 Torano, AE; Nakamura, S.; Levin, J. (1984-06-01). "Propiedades de la enzima coagulante responsable de la coagulación de Limulus mediada por endotoxinas" . Thrombosis Research . 34 (5): 407– 417. doi : 10.1016/0049-3848(84)90245-7 . ISSN 0049-3848 . PMID 6377572 .
- ↑ Muta, T.; Oda, T.; Iwanaga, S. (1993-10-05). "Factor de coagulación B del cangrejo herradura. Un zimógeno de serina proteasa único activado por la escisión de un enlace Ile-Ile" . The Journal of Biological Chemistry . 268 (28): 21384– 21388. ISSN 0021-9258 . PMID 8407978 .
- ↑ Hedstrom, Lizbeth (1 de diciembre de 2002). "Mecanismo y especificidad de la serina proteasa" . Chemical Reviews . 102 (12): 4501– 4524. doi : 10.1021/cr000033x . ISSN 0009-2665 .
- ↑ Iwanaga, S.; Kawabata, S. (1998-09-01). "Evolución y filogenia de las moléculas de defensa asociadas con la inmunidad innata en el cangrejo herradura" . Frontiers in Bioscience: A Journal and Virtual Library . 3 : D973–984. doi : 10.2741/a337 . ISSN 1093-9946 . PMID 9727083 .
Enlaces externos
- Limulus+coagulación+enzima en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- CE 3.4.21