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epóxido hidrolasa microsómica

En enzimología , una epóxido hidrolasa microsómica ( mEH ) ( EC 3.3.2.9 ) es una enzima que cataliza la reacción de hidrólisis entre un epóxido y agua para formar un diol . Hidr...

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En enzimología , una epóxido hidrolasa microsómica ( mEH ) ( EC 3.3.2.9 ) es una enzima que cataliza la reacción de hidrólisis entre un epóxido y agua para formar un diol .

Hidrólisis de un anillo epóxido

Esta enzima participa en la absorción de sales biliares en el intestino grueso . Funciona como un transportador dependiente de Na+ . Esta enzima participa en el metabolismo de xenobióticos por el citocromo p450 . Se ha identificado que la mEH desempeña un papel importante en la desintoxicación y bioactivación de una amplia variedad de sustratos, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), conocidos por sus propiedades carcinogénicas. [ 1 ]

El homólogo humano de la epóxido hidrolasa microsómica es EPHX1 y se encuentra en el cromosoma 1. [ 2 ]

Nomenclatura

Esta enzima pertenece a la familia de las hidrolasas , específicamente a aquellas que actúan sobre enlaces éter (éter hidrolasas). El nombre sistemático de esta clase de enzimas es cis-estilbeno-óxido hidrolasa. Otros nombres de uso común incluyen epóxido hidratasa (ambiguo), epóxido hidratasa microsomal (ambiguo), epóxido hidrasa, epóxido hidrasa microsomal, areno-óxido hidrasa (ambiguo), benzo[a]pireno-4,5-óxido hidrasa, benzo(a)pireno-4,5-epóxido hidrasa, aril epóxido hidrasa (ambiguo), cis-epóxido hidrolasa y mEH.

Estructura

La epóxido hidrolasa microsomal es una cadena polipeptídica única compuesta por 455 aminoácidos con un peso molecular de52,96 kDa  . Se sabe que la región N-terminal de la enzima es responsable de anclar la proteína a la membrana celular , [ 3 ] mientras que la región C-terminal de la enzima contiene residuos catalíticos . [ 4 ] La epóxido hidrolasa microsomal pertenece a la superfamilia de enzimas con pliegue α/β-hidrolasa . [ 5 ] El centro de todas las enzimas con pliegue α/β-hidrolasa es una lámina alfa/beta que consta de 8 hebras beta conectadas por 6 hélices alfa . [ 6 ] [ 7 ] La ​​estructura tridimensional de mEH se ha dilucidado a partir de Aspergillus niger . [ 4 ] Aunque no se ha resuelto el modelado 3D para la enzima mEH de mamíferos (EPHX1), la homología general entre mEH fúngica y de mamíferos es relativamente alta. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Esta alta homología ha permitido dilucidar la estructura general y el mecanismo catalítico subsiguiente de EPHX1 en humanos mediante comparaciones con estructuras existentes de mEH fúngica.

Mecanismo

Las enzimas con pliegue α/β-hidrolasa utilizan una tríada catalítica en su sitio activo . La tríada catalítica presente en la epóxido hidrolasa microsomal está compuesta por glutamina , histidina y ácido aspártico . [ 10 ] El sustrato se posiciona en una orientación preparada para el ataque nucleofílico a través de la estabilización por enlaces de hidrógeno de dos residuos de tirosina cercanos. [ 11 ] [ 12 ] El mecanismo propuesto para la reacción catalizada por mEH implica primero un ataque nucleofílico sobre el anillo de oxirano del sustrato desde el residuo de ácido aspártico cerca del sitio activo, que forma un intermedio éster . [ 13 ] El segundo paso en este mecanismo es la hidrólisis del éster que ocurre por una molécula de agua activada. [ 14 ] La activación del agua es facilitada por la abstracción de protones a través de la tríada catalítica entre una molécula de agua, glutamina e histidina. [ 15 ] Después de la hidrólisis, el sustrato se libera de su enlace con el residuo de ácido aspártico, liberando el producto diol del sitio activo de la enzima. [ 16 ]

El mecanismo de la epóxido hidrolasa microsómica [ 10 ] [ 13 ] [ 11 ] [ 12 ]

El sitio activo de esta enzima se encuentra dentro de una cavidad hidrofóbica en la enzima, lo que a su vez conduce a la reactividad preferencial de la enzima con moléculas con cadenas laterales hidrofóbicas. [ 17 ] [ 11 ] La enzima mEH se une típicamente a epóxidos orgánicos pequeños, como el epóxido de estireno y el óxido de cis-estilbeno. La mEH no cataliza la hidrólisis de moléculas más voluminosas, ya que sus grandes cadenas laterales pueden alterar estéricamente el sistema de transferencia de carga responsable de la activación del agua. [ 11 ]

Sitio activo de mEH de Aspergillus niger unido a la molécula pequeña 2-propilpentanamida. [ 4 ]

Función

En humanos, se ha encontrado mEH en el ovario , pulmón , riñón , linfocitos , células epiteliales e hígado . [ 18 ] La epóxido hidrolasa microsomal actúa como una enzima protectora contra moléculas pequeñas potencialmente dañinas derivadas del medio externo. [ 19 ] Esta hidrólisis de epóxidos genotóxicos provoca efectos subsiguientes en varias vías de transducción de señales, lo que hace que esta enzima sea importante para el metabolismo. [ 20 ] [ 21 ]

Relevancia de la enfermedad

La epóxido hidrolasa microsomal desempeña un papel importante en sus efectos sobre la salud humana. Estudios han demostrado que las mutaciones EPHX1 en humanos pueden ser la causa de hipercolanemia, [ 22 ] preeclampsia , [ 23 ] [ 24 ] y pueden contribuir al síndrome de hidantoína fetal . [ 25 ] La investigación también sugiere que los polimorfismos maternos en EPHX1 en mujeres embarazadas se relacionaron con malformaciones faciales en niños nacidos de mujeres que tomaron fenitoína durante el primer trimestre del embarazo. [ 26 ] Si bien la mEH participa en la protección de la salud humana mediante la desintoxicación de diversas sustancias ambientales, también se ha descubierto que facilita la activación de carcinógenos . [ 1 ]

El mEH desintoxica los epóxidos reactivos que suelen producirse por el humo del cigarrillo , y por ello se plantea la hipótesis de que las mutaciones en el gen EPHX1 en humanos pueden influir en la susceptibilidad individual a la EPOC , el enfisema y el cáncer de pulmón . Algunas fuentes han demostrado que las personas con EPOC presentan una mayor frecuencia de una variante hipoactiva del gen EPHX1, pero también se ha observado que la variante hiperactiva se encuentra con mayor frecuencia en personas con la enfermedad. [ 27 ] [ 28 ] Otras investigaciones han aportado evidencia que respalda la idea de que las variantes de EPHX1 no contribuyen a la susceptibilidad a la enfermedad, pero sí a su gravedad. [ 1 ] El papel del mEH en el cáncer de pulmón y la EPOC aún no se ha dilucidado por completo, ya que los datos sobre el tema en la literatura no son del todo unánimes. [ 29 ]

Existe cierta evidencia de que las variantes de mEH pueden contribuir a la aparición de asma infantil en combinación con variantes en el gen GSTP1 . [ 30 ]

En comparación con la epóxido hidrolasa soluble , la contribución de la mEH al metabolismo de ácidos grasos epoxi beneficiosos como el ácido epoxieicosatrienoico se considera menor, ya que son sustratos relativamente pobres de la mEH in vitro . Sin embargo, in vivo , se encontró que la mEH puede desempeñar un papel considerable en la regulación de los niveles de EET [ 31 ] [ 32 ] y, por lo tanto, la inhibición de la mEH o la inhibición dual de la mEH y la sEH podría tener potencial terapéutico. Se han explorado inhibidores de la mEH basados ​​en amida, amina y urea. [ 33 ] Basándose en los inhibidores más potentes caracterizados, una amida con un sustituyente alfa voluminoso y un anillo fenilo con grupos lipofílicos en posiciones meta parecen ser unidades farmacofóricas clave. [ 34 ]

El efecto general que tiene la mEH en la salud humana sigue siendo objeto de debate, ya que algunas fuentes encuentran evidencia de que el gen EPHX1 hiperactivo es el culpable de algunas enfermedades, mientras que otras evidencias respaldan que la variante hipoactiva es la causa de otras.

Referencias

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