Lipoil sintasa

La lipoil sintasa es una enzima que pertenece a la familia de las SAM radicales ( S -adenosilmetionina ). Dentro de la superfamilia de las SAM radicales, la lipoil sintasa se encuentra en una subfamilia de enzimas que catalizan reacciones de inserción de azufre. Las enzimas de esta subfamilia se diferencian de las enzimas SAM radicales generales, ya que contienen dos clústeres 4Fe-4S . A partir de estos clústeres, las enzimas obtienen los grupos azufre que se transferirán a los sustratos correspondientes. ^{[ 1 ]} Esta enzima en particular participa en el paso final del metabolismo del ácido lipoico , transfiriendo dos átomos de azufre de su clúster 4Fe-4S a la proteína N ₆ -(octanoil)lisina mediante la generación de radicales . Esta enzima se localiza generalmente en las mitocondrias . Dos organismos que se han estudiado extensamente con respecto a esta enzima son Escherichia coli y Mycobacterium tuberculosis . Actualmente se está estudiando en otros organismos, incluyendo levaduras, plantas y humanos.

El nombre sistemático de esta clase de enzimas es proteína N6-(octanoil)lisina:sulfur sulfurtransferasa . Otros nombres de uso común incluyen:

• LS
• Labio A
• lipoato sintasa
• proteína 6-N-(octanoil)lisina:sulfur sulfurtransferasa.

La secuencia de la lipoil sintasa de M. tuberculosis tiene aproximadamente 331 aminoácidos. Su estructura está compuesta por 11 hélices α y 7 láminas β, con múltiples bucles que conectan los demás componentes. Los dos clústeres [4Fe-4S] se encuentran dentro de la estructura, con una forma cúbica tridimensional. Una molécula de DTV ((2S,3S)-1,4-dimercaptobutano-2,3-diol), más conocida como DTT ( ditiotreitol ), también está presente en la estructura. Esta molécula protege los grupos tiol de la oxidación. Además, está rodeada de moléculas de agua que forman enlaces de hidrógeno con los residuos laterales para estabilizar la estructura. Se muestra la estructura de la enzima.

Como se mencionó anteriormente, la lipoil sintasa es un miembro de una subfamilia de la familia de enzimas radicales SAM (S-adenosil metionina), que utilizan un cofactor de clúster [4Fe-4S] . Este cofactor es utilizado por esta enzima para producir el radical 5'-desoxiadenosilo 5' (5'-dA). ^{[ 2 ]} La propia lipoil sintasa utiliza este radical para abstraer hidrógenos de los carbonos 6 y 8 de la proteína N ₆ (octanoil)lisina sustrato. Dos azufres de uno de los dos clústeres [4Fe-4S] de la lipoil sintasa, conocido como clúster auxiliar, se unen luego a los carbonos 6 y 8 en lugar de los hidrógenos abstraídos. El sustrato de proteína N6-(octanoil)lisina se convierte entonces en proteína N _6- (lipoil)lisina. La figura de la derecha muestra la lisina interactuando con el clúster auxiliar para agregar un azufre, que luego se convierte en un clúster [4Fe-3S]. El otro clúster [4Fe-4S] está coordinado por el motivo radical SAM de la enzima (CxxxCxxC) y participa en la química característica del radical SAM para activar el sustrato para la posterior inserción de azufre. ^{[ 3 ]} Los tres sustratos de esta enzima son N6-(octanoil)lisina, azufre y S-adenosil-L-metionina . Los tres productos son N6-(lipoil)lisina, L-metionina y 5'-desoxiadenosina . Abajo se muestra la reacción global catalizada por la lipoil sintasa, con las estructuras de cada sustrato y producto.

Esta enzima participa en el metabolismo del ácido lipoico , donde realiza el paso final en la biosíntesis de este ácido. El ácido lipoico es un cofactor que tiene diferentes funciones en distintos organismos. ^{[ 4 ]} La generación de ácido lipoico en células de levadura aumenta el número de divisiones celulares y protege a las células de levadura del peróxido de hidrógeno. ^{[ 5 ]} El ácido lipoico es un cofactor importante en muchos sistemas enzimáticos, y uno de ellos es el complejo piruvato deshidrogenasa . ^{[ 6 ]} Estudios que reprimieron la función de la lipoil sintasa en semillas de Arabidopsis thaliana mostraron que esto no tuvo efectos adversos en el crecimiento y el peso de las semillas, pero acortó el tiempo de generación y el tiempo de floración de las plantas. La represión resultó en tiempos de floración más tempranos y disminuyó los tiempos de generación entre semillas en casi un 10%. ^{[ 7 ]}

Se ha descubierto que la sobreexpresión de esta enzima en plantas de girasol acaba secuestrando la cantidad de SAM presente en plantas transgénicas de Arabidopsis . El SAM es una molécula necesaria para otros complejos enzimáticos presentes en esta planta, así como para su estructura general, por lo que este secuestro puede provocar una reducción en la biosíntesis de ácidos grasos en las semillas de Arabidopsis . ^{[ 8 ]}