Hispanopedia WikiLa amidofosforribosiltransferasa (ATasa), también conocida como glutamina fosforribosilpirofosfato amidotransferasa (GPAT), es una enzima responsable de catalizar la conversión de 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP) en 5-fosforribosil-1-amina (PRA), utilizando el grupo amino de una cadena lateral de glutamina . Este es el paso determinante en la síntesis de purinas de novo . En humanos, está codificada por el gen PPAT (fosforribosil pirofosfato amidotransferasa) . [ 5 ] [ 6 ] La ATasa es un miembro de la familia de las purina/pirimidina fosforribosiltransferasas .
Estructura y función
La enzima consta de dos dominios: un dominio glutaminasa que produce amoníaco a partir de glutamina por hidrólisis y un dominio fosforribosiltransferasa que une el amoníaco a la ribosa-5-fosfato. [ 7 ] La coordinación entre los dos sitios activos de la enzima le confiere una complejidad especial.
El dominio glutaminasa es homólogo a otras hidrolasas de nucleófilo N-terminal (Ntn) [ 7 ] , como la carbamoilfosfato sintetasa (CPSasa). Nueve residuos invariantes en las secuencias de todas las amidotransferasas Ntn desempeñan funciones catalíticas, de unión al sustrato o estructurales clave. Un residuo de cisteína terminal actúa como nucleófilo en la primera parte de la reacción, análogo a la cisteína de una tríada catalítica . [ 7 ] [ 8 ] El extremo N libre actúa como base para activar el nucleófilo y protonar el grupo saliente en la reacción hidrolítica, en este caso amoníaco. Otro aspecto clave del sitio catalítico es un agujero de oxianión que cataliza el intermedio de reacción, como se muestra en el mecanismo a continuación. [ 9 ]
El dominio PRTasa es homólogo a muchas otras PRTasas involucradas en las vías de síntesis y recuperación de nucleótidos de purina . Todas las PRTasas implican el desplazamiento del pirofosfato en PRPP por diversos nucleófilos. [ 10 ] La ATasa es la única PRTasa que tiene amoníaco como nucleófilo. [ 7 ] El pirofosfato del PRPP es un excelente grupo saliente, por lo que se necesita poca asistencia química para promover la catálisis. Más bien, la función principal de la enzima parece ser reunir los reactivos adecuadamente y prevenir reacciones incorrectas, como la hidrólisis. [ 7 ]
Además de sus respectivas capacidades catalíticas, los dos dominios también se coordinan entre sí para asegurar que todo el amoníaco producido a partir de la glutamina se transfiera al PRPP y que ningún otro nucleófilo que no sea el amoníaco ataque al PRPP. Esto se logra principalmente bloqueando la formación de amoníaco hasta que el PRPP se une y canalizando el amoníaco hacia el sitio activo de la PRTasa. [ 7 ]
La activación inicial de la enzima por PRPP se produce por un cambio conformacional en un "bucle de glutamina", que se reposiciona para poder aceptar la glutamina. Esto da como resultado un valor de K m 200 veces mayor para la unión de la glutamina [ 11 ]. Una vez que la glutamina se ha unido al sitio activo, otros cambios conformacionales acercan el sitio a la enzima, haciéndolo inaccesible. [ 7 ].
Estos cambios conformacionales también dan lugar a la formación de un canal de amoníaco de 20 Å de longitud, una de las características más llamativas de esta enzima. Este canal carece de sitios de enlaces de hidrógeno, lo que garantiza una fácil difusión del amoníaco de un sitio activo a otro. Este canal asegura que el amoníaco liberado de la glutamina llegue al sitio catalítico de la PRTasa, y se diferencia del canal de la CPSasa [ 12 ] en que es hidrofóbico en lugar de polar, y transitorio en lugar de permanente. [ 7 ]
Mecanismo de reacción
La reacción global catalizada por la ATasa es la siguiente:
- PRPP + glutamina → PRA + glutamato + PPi
Dentro de la enzima, la reacción se divide en dos semirreacciones que ocurren en diferentes sitios activos :
- glutamina → NH3 +glutamato
- PRPP + NH3 →PRA+ PPi
La primera parte del mecanismo tiene lugar en el sitio activo del dominio glutaminasa y libera un grupo amoniaco de la glutamina mediante hidrólisis. El amoniaco liberado por la primera reacción se transfiere al sitio activo del dominio fosforribosiltransferasa a través de un canal de 20 Å, donde se une al PRPP para formar PRA.
Regulación
En un ejemplo de inhibición por retroalimentación , la ATasa es inhibida principalmente por los productos finales de la vía de síntesis de purinas: AMP , GMP , ADP y GDP . [ 7 ] Cada subunidad enzimática del homotetrámero tiene dos sitios de unión para estos inhibidores. El sitio alostérico (A) se superpone con el sitio para la ribosa-5-fosfato del PRPP, mientras que el sitio catalítico (C) se superpone con el sitio para el pirofosfato del PRPP. [ 7 ] La unión de pares de nucleótidos específicos a los dos sitios resulta en una inhibición sinérgica más fuerte que la inhibición aditiva. [ 7 ] [ 13 ] [ 14 ] La inhibición ocurre a través de un cambio estructural en la enzima donde el bucle flexible de glutamina se bloquea en una posición abierta, impidiendo la unión del PRPP. [ 7 ]
Debido a la labilidad química del PRA, que tiene una vida media de 38 segundos a pH 7,5 y 37 °C, los investigadores han sugerido que el compuesto se canaliza desde la amidofosforribosiltransferasa a la GAR sintetasa in vivo . [ 15 ]
Mapa interactivo de la ruta
Haz clic en genes, proteínas y metabolitos a continuación para acceder a los artículos correspondientes. [ § 1 ]
- ↑ El mapa interactivo de la ruta metabólica se puede editar en WikiPathways: "FluoropyrimidineActivity_WP1601" .
Galería
Referencias
- 1 2 3 GRCh38: Versión 89 de Ensembl: ENSG00000128059 – Ensembl , mayo de 2017
- 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000029246 – Ensembl , mayo de 2017
- ↑ "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- ↑ "Referencia de PubMed sobre el ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE . UU .
- ↑ "Gen Entrez: fosforribosil pirofosfato amidotransferasa" .
- ↑ Brayton KA, Chen Z, Zhou G, Nagy PL, Gavalas A, Trent JM, Deaven LL, Dixon JE, Zalkin H (febrero de 1994). "Dos genes para la síntesis de novo de nucleótidos de purina en el cromosoma 4 humano están estrechamente ligados y se transcriben de forma divergente" . The Journal of Biological Chemistry . 269 (7): 5313–21 . doi : 10.1016/S0021-9258(17)37689-5 . PMID 8106516 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Smith JL (dic. 1998). "Glutamina PRPP amidotransferasa: instantáneas de una enzima en acción". Current Opinion in Structural Biology . 8 (6): 686– 94. doi : 10.1016/s0959-440x(98)80087-0 . PMID 9914248 .
- ↑ Smith JL, Zaluzec EJ, Wery JP, Niu L, Switzer RL, Zalkin H, Satow Y (junio de 1994). "Estructura de la enzima reguladora alostérica de la biosíntesis de purinas". Science . 264 (5164): 1427– 1433. Bibcode : 1994Sci...264.1427S . doi : 10.1126/science.8197456 . PMID 8197456 .
- ↑ "Descripción general de la entrada MACiE M0214" . EMBL-EBI. Archivado del original el 2 de abril de 2015. Consultado el 10 de marzo de 2015 .
- ↑ Musick WD (1981). "Características estructurales de las fosforribosiltransferasas y su relación con los trastornos por deficiencia humana del metabolismo de purinas y pirimidinas". CRC Critical Reviews in Biochemistry . 11 (1): 1– 34. doi : 10.3109/10409238109108698 . PMID 7030616 .
- ↑ Kim JH, Krahn JM, Tomchick DR, Smith JL, Zalkin H (junio de 1996). "Estructura y función del sitio de glutamina de la glutamina fosforribosilpirofosfato amidotransferasa y comunicación con el sitio de fosforribosilpirofosfato" . The Journal of Biological Chemistry . 271 (26): 15549–15557 . doi : 10.1074/jbc.271.26.15549 . PMID 8663035 .
- ↑ Thoden JB, Holden HM, Wesenberg G, Raushel FM, Rayment I (mayo de 1997). "Estructura de la carbamoilfosfato sintetasa: un viaje de 96 Å desde el sustrato hasta el producto". Biochemistry . 36 (21): 6305– 6316. CiteSeerX 10.1.1.512.5333 . doi : 10.1021/bi970503q . PMID 9174345 .
- ↑ Chen S, Tomchick DR, Wolle D, Hu P, Smith JL, Switzer RL, Zalkin H (septiembre de 1997). "Mecanismo de la regulación sinérgica del producto final de la glutamina fosforribosilpirofosfato amidotransferasa de Bacillus subtilis por nucleótidos". Biochemistry . 36 (35): 10718–10726 . doi : 10.1021/bi9711893 . PMID 9271502 .
- ↑ Zhou G, Smith JL, Zalkin H (marzo de 1994). "La unión de nucleótidos de purina a dos sitios reguladores produce una inhibición sinérgica por retroalimentación de la glutamina 5-fosforribosilpirofosfato amidotransferasa" . The Journal of Biological Chemistry . 269 (9): 6784– 6789. doi : 10.1016/S0021-9258(17)37444-6 . PMID 8120039 .
- ↑ Antle VD, Liu D, McKellar BR, Caperelli CA, Hua M, Vince R (1996). "Especificidad de sustrato de la glicinamida ribonucleótido sintetasa del hígado de pollo" . The Journal of Biological Chemistry . 271 (14): 8192– 5. doi : 10.1074/jbc.271.14.8192 . PMID 8626510 .
Lecturas adicionales
- Iwahana H, Oka J, Mizusawa N, Kudo E, Ii S, Yoshimoto K, Holmes EW, Itakura M (enero de 1993). "Clonación molecular de amidofosforribosiltransferasa humana". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 190 (1): 192– 200. Bibcode : 1993BBRC..190..192I . doi : 10.1006/bbrc.1993.1030 . PMID 8380692 .
- Gassmann MG, Stanzel A, Werner S (noviembre de 1999). "Expresión regulada por factores de crecimiento de enzimas implicadas en la biosíntesis de nucleótidos: un nuevo mecanismo de acción de los factores de crecimiento" . Oncogene . 18 (48): 6667–76 . doi : 10.1038/sj.onc.1203120 . PMID 10597272 .
- Chen S, Nagy PL, Zalkin H (mayo de 1997). "Función de NRF-1 en la transcripción bidireccional del locus de biosíntesis de purinas GPAT-AIRC humano" . Nucleic Acids Research . 25 (9): 1809–16 . doi : 10.1093/nar/25.9.1809 . PMC 146651. PMID 9108165 .
- Stanley W, Chu EH (1978). "Asignación del gen de la fosforribosilpirofosfato amidotransferasa a la región pter conduce a q21 del cromosoma 4 humano". Cytogenetics and Cell Genetics . 22 ( 1– 6): 228– 31. doi : 10.1159/000130943 . PMID 752480 .
- Maruyama K, Sugano S (enero de 1994). "Oligo-capping: un método simple para reemplazar la estructura de capuchón de los ARNm eucariotas con oligorribonucleótidos". Gene . 138 ( 1–2 ): 171–4 . doi : 10.1016/0378-1119(94)90802-8 . PMID 8125298 .
- Bera AK, Chen S, Smith JL, Zalkin H (dic. 1999). "Señalización entre dominios en la glutamina fosforribosilpirofosfato amidotransferasa" . The Journal of Biological Chemistry . 274 (51): 36498– 504. doi : 10.1074/jbc.274.51.36498 . PMID 10593947 .
- Zalkin H, Dixon JE (1992). Biosíntesis de novo de nucleótidos de purina . Vol. 42. págs. 259–87 . doi : 10.1016/s0079-6603(08)60578-4 . ISBN 9780125400428. PMID 1574589 .
{{cite book}}:|journal=ignorado ( ayuda ) - Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S (octubre de 1997). "Construcción y caracterización de una biblioteca de ADNc enriquecida en longitud completa y en el extremo 5'". Gene . 200 ( 1–2 ): 149–56 . doi : 10.1016/S0378-1119(97)00411-3 . PMID 9373149 .
Enlaces externos
- Amidofosforribosil transferasa en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Ubicación del genoma PPAT humano y página con detalles del gen PPAT en el navegador genómico de UCSC .
Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .
- Genes en el cromosoma 4 humano
- CE 2.4.2
