5,6,7,8-Tetrahidrometanopterina ( THMPT , H4 MPT) es unacoenzimaenla metanogénesis. Es el transportador del grupo C1 a medida que se reduce alde metilo, antes de transferirlo a lacoenzimaM. [ 1 ]
Estructura
La estructura de HEl 4 MPTes análogo al deltetrahidrofolato(THFA, H4folato). Ambos comparten un núcleo derivado deldihidropteroato(H2Pte), pero mientras que el ácido H4folato tiene una cola de glutamilo unida algrupocarbonilo2Pte,HEn cambio, el 4 MPTtiene unresiduode ribitolribosa 5-fosfatoy, por consiguiente, ahidroxiglutarato. La parte pteroato también presenta dosquirales: el carbono n.° 12 en la ramificación que lo conecta al anillo fenilo (posición 11, que corresponde a la posición 9 del folato) y el carbono n.° 13 en el núcleo de pterina (posición 7 tanto en el MPT como en el folato). [ 2 ]
La ausencia de un grupo carbonilo atractor de electrones en posición para respecto a N 10 aumenta la densidad electrónica en esta posición 10. El pKa para este átomo en HEl MPT de 4 es -1,2, en comparación con +2,4 para el H4folato. Elpotencial redoxE ' 0 es más negativo en reacciones que involucran unidades de un carbono unidas a este átomo. Por el contrario, el entorno químico del N5permanece prácticamente inalterado en lo querespecta ala entalpía . [ 2 ] Esta diferencia tiene efectos que incluyen, entre otros:
- Metenil-THMPT ( CH +- H4 MPT) es más difícil de reducir que el metenil-THFA (CH +- H4 folato). La reducción se lleva a cabo mediante unahidrogenasa sin clúster de hierro-azufre. El nombre engorroso distingue a esta hidrogenasa de las otrashidrogenasasque sí contienenclústeres de Fe-S. [ 3 ] El impedimento estérico del grupo 11-metilo también puede influir. [ 2 ]
- El metileno de CH 2 - H4 MPTintercambia más lentamente con el formilo delformaldehídoen comparación con el análogo CH2-H4 reacción de folato. La epimerización de este metileno también es más lenta. [ 2 ]
- Formilo (HCO)- H4 MPTes termodinámicamente capaz de ciclarse espontáneamente a CH2-H4 MPT, a diferencia de los análogos del folato que requieren aporte de energía del ATP. [ 2 ]
- A diferencia del THF, donde el grupo formilo se une a la posición 10, en el THMPT el grupo formilo se une a la posición 5. [ 2 ]
Biosíntesis
Los pasos en la biosíntesis de metanopetrina incluyen: [ 4 ]
Variaciones
Existen numerosas variaciones de H4 MPTen arqueas (las bacterias tienden a adherirse a la molécula estándar): [ 8 ]
- Pyrococcus y Thermococcus tienen una cadena lateral de N-acetilglucosamina unida mediante enlaces poli -β 3(l → 4) en lugar del extremo de ácido hidroxiglutámico. Pueden tener de 1 a 5 unidades.
- En (tetrahidro) sarcinapterina ( H4 SPT), unglutamilose une aldel ácidode MPT. Esta reacción está mediada porla tetrahidrosarcinapterina sintasa.
- (H 4 )tatiopterina-0 difiere de H4 SPTpor la falta de 7-metilación. La tatiopterina-1 tiene un grupo glutamilo más unido alαcarboxilo del glutamilo adicional.
- La (H 4 )termopterina se diferencia de la tatiopterina-0 por la adición de un grupo fenilo atractor de electrones en la posición 3', orto a la parte de pterina y meta a la cadena de ribulosa.
- La sulfopterina (H4 ) de Sulfolobus no posee grupos metilo. La molécula solo se ha caracterizado hasta la ribulosa, siendo el resto desconocido.
Función bioquímica
portador de un carbono
El N-formil metanofurano dona el grupo C 1 al sitio N 5 de la pterina para dar el 5-formil-THMPT (5-CHO- H4 MPT). [ 12 ] (Esto es diferente del THF, que tiende a dar 10-formil-THF. La diferencia se debe a la diferencia química local antes mencionada). [ 2 ] El grupo formilo posteriormente se condensa intramolecularmente para dar 5,10-metenil-THMPT +(5,10- CH +- H4 MPT), que luego se reduce a 5,10-metileno-THMPT (5,10-CH2 -H4 MPT) por5,10-metenil-THMPT +hidrogenasa con H2 como donador de electrones. [ 3 ] El 5,10-metileno-MPT se convierte posteriormente, utilizandola coenzima F420como fuente de electrones, en metil-THMPT (5-CH3-H4 MPT), catalizada porla metileno-THMPT reductasa dependiente deF420.El 5-metil-THMPT es elde metiloparala coenzima M, una conversión mediada por:coenzima M. [ 1 ]
Al igual que el THF, las transformaciones C1 del THMPT pueden conducir a la formación de acetil-CoA, así como convertir la glicina en serina . Sin embargo, no interviene en el metabolismo de las purinas, la producción de glicina ni la producción de cetoglutarato. [ 2 ]
La evidencia de la participación de MPT en la síntesis de metionina es débil (a fecha de 2000). [ 2 ] Estudios genéticos posteriores no han identificado una metionina sintasa que utilice metil-THMPT (aunque las versiones MetE divididas siguen siendo candidatas), sino que han encontrado muchas que utilizan una proteína corrinoide para transportar el grupo metilo. En los metanógenos con la sintasa MesA, el grupo metilo probablemente proviene de la metiltransferasa metil-THMPT: coenzima M mencionada anteriormente, por lo que, en última instancia, estos organismos obtienen su metilo de metil-THMPT. [ 13 ]
Tampoco está claro cómo (y si) se relaciona la MPT con la biosíntesis de timidilato . Los extractos libres de células de varias arqueas son capaces de convertir dUMP en dTMP cuando se les proporciona MPT (o fragmentos de sulfopterina, en el caso de Sulfolobus ) y formaldehído marcado isotópicamente, pero no se ha identificado ninguna enzima. [ 2 ]
C2
N 5 ,N 10 -(1,1-etileno) H4 MPT(5,10-etileno-H4 MPT) y N5-etil-HSe han detectado 4 MPTMethanothermobacter marburgensis, lo que indica queH4 MPTtambién puede servir como portador de dos carbonos. En condiciones estándar,H4 MPTreacciona espontáneamente conacetaldehídopara producir etileno-H4 MPT.M. marburgensiscontiene una enzima que cataliza la reducción de este producto a etil-H4 MPT. [ 14 ]
Referencias
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