Hispanopedia WikiLa ribosa-fosfato difosfoquinasa (o fosforribosil pirofosfato sintetasa o ribosa-fosfato pirofosfoquinasa ) es una enzima que convierte la ribosa 5-fosfato en fosforribosil pirofosfato (PRPP). [ 1 ] [ 2 ] Está clasificada bajo EC 2.7.6.1 .
La enzima participa en la síntesis de nucleótidos ( purinas y pirimidinas ), los cofactores NAD y NADP , y los aminoácidos histidina y triptófano , [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] vinculando estos procesos biosintéticos con la vía de las pentosas fosfato, de la cual se deriva el sustrato ribosa 5-fosfato. La ribosa 5-fosfato se produce mediante la vía de las pentosas fosfato a partir de glucosa-6-fosfato . El producto fosforribosil pirofosfato actúa como un componente esencial de la vía de recuperación de purinas y la síntesis de novo de purinas . Por lo tanto, la disfunción de la enzima comprometería el metabolismo de las purinas . La ribosa-fosfato pirofosfoquinasa existe en bacterias, plantas y animales, y existen tres isoformas de la ribosa-fosfato pirofosfoquinasa humana. [ 2 ] En humanos, los genes que codifican la enzima se localizan en el cromosoma X. [ 2 ]
Mecanismo de reacción
La ribosa-fosfato difosfoquinasa transfiere el grupo difosforilo del Mg-ATP (Mg²⁺ coordinado al ATP) a la ribosa 5-fosfato. [ 2 ] La reacción enzimática comienza con la unión de la ribosa 5-fosfato, seguida de la unión del Mg-ATP a la enzima. En el estado de transición, tras la unión de ambos sustratos, se transfiere el difosfato. La enzima primero libera AMP antes de liberar el producto fosforribosil pirofosfato. [ 4 ] Experimentos con agua marcada con oxígeno 18 demuestran que el mecanismo de reacción procede con el ataque nucleofílico del grupo hidroxilo anomérico de la ribosa 5-fosfato sobre el fósforo beta del ATP en una reacción SN2 . [ 5 ]
Estructura
Los estudios de cristalización y difracción de rayos X dilucidaron la estructura de la enzima, que fue aislada mediante técnicas de clonación, expresión de proteínas y purificación. Una subunidad de la ribosa-fosfato difosfoquinasa consta de 318 aminoácidos; el complejo enzimático activo consta de tres homodímeros (o seis subunidades, un hexámero). La estructura de una subunidad es una lámina beta paralela de cinco hebras (el núcleo central) rodeada por cuatro hélices alfa en el dominio N-terminal y cinco hélices alfa en el dominio C-terminal , con dos láminas beta antiparalelas cortas que se extienden desde el núcleo. [ 2 ] El sitio catalítico de la enzima se une al ATP y a la ribosa 5-fosfato. El bucle flexible (Phe92–Ser108), el bucle de unión al pirofosfato (Asp171–Gly174) y la región flag (Val30–Ile44 de una subunidad adyacente) comprenden el sitio de unión al ATP, ubicado en la interfaz entre dos dominios de una subunidad. El bucle flexible se denomina así debido a su gran variabilidad conformacional. [ 6 ] El sitio de unión de la ribosa 5-fosfato consta de los residuos Asp220–Thr228, ubicados en el dominio C-terminal de una subunidad. [ 2 ] [ 6 ] El sitio alostérico, que se une al ADP, consta de residuos de aminoácidos de tres subunidades. [ 2 ]
Función
El producto de esta reacción, el pirofosfato de fosforribosil (PRPP), se utiliza en numerosas vías biosintéticas ( de novo y de recuperación ). El PRPP proporciona el azúcar ribosa en la síntesis de novo de purinas y pirimidinas, utilizadas en las bases nucleotídicas que forman el ARN y el ADN . El PRPP reacciona con orotato para formar orotidilato, que puede convertirse en uridilato (UMP). El UMP puede luego convertirse en el nucleótido citidina trifosfato (CTP). La reacción de PRPP, glutamina y amoníaco forma 5-fosforribosil-1-amina, un precursor del inosinato (IMP), que finalmente puede convertirse en adenosín trifosfato (ATP) o guanosín trifosfato (GTP). El PRPP participa en las vías de recuperación de purinas al reaccionar con bases púricas libres para formar adenilato, guanilato e inosinato. [ 7 ] [ 8 ] El PRPP también se utiliza en la síntesis de NAD : la reacción del PRPP con ácido nicotínico produce el intermedio mononucleótido de ácido nicotínico. [ 9 ]
Regulación
La ribosa-fosfato difosfoquinasa requiere Mg²⁺ para su actividad; la enzima actúa únicamente sobre ATP coordinado con Mg²⁺ . La ribosa-fosfato difosfoquinasa está regulada por fosforilación y alostería. Se activa por fosfato y se inhibe por ADP ; se sugiere que el fosfato y el ADP compiten por el mismo sitio regulador. A concentraciones normales, el fosfato activa la enzima uniéndose a su sitio regulador alostérico. Sin embargo, a altas concentraciones, se ha demostrado que el fosfato tiene un efecto inhibidor al competir con el sustrato ribosa 5-fosfato por la unión al sitio activo. El ADP es el principal inhibidor alostérico de la ribosa-fosfato difosfoquinasa. Se ha demostrado que a concentraciones más bajas del sustrato ribosa 5-fosfato, el ADP puede inhibir la enzima de forma competitiva. La ribosa-fosfato pirofosfoquinasa también es inhibida por algunos de sus productos biosintéticos posteriores. [ 2 ] [ 6 ]
Papel en la enfermedad
Debido a que su producto es un compuesto clave en muchas vías biosintéticas, la ribosa-fosfato difosfoquinasa está involucrada en algunos trastornos raros y enfermedades recesivas ligadas al cromosoma X. Las mutaciones que conducen a la hiperactividad (aumento de la actividad enzimática o desregulación de la enzima) resultan en la sobreproducción de purinas y ácido úrico. Los síntomas de hiperactividad incluyen gota , pérdida auditiva neurosensorial, [ 10 ] tono muscular débil (hipotonía), alteración de la coordinación muscular (ataxia), neuropatía periférica hereditaria, [ 11 ] y trastorno del neurodesarrollo. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] Las mutaciones que conducen a la pérdida de función en la ribosa-fosfato difosfoquinasa resultan en la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth y el síndrome de Arts . [ 15 ]
Referencias
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Enlaces externos
- Uniprot - Ribosa-fosfato pirofosfoquinasa 1
- Entrada de GeneReviews/NIH/NCBI/UW sobre la neuropatía de Charcot-Marie-Tooth tipo X 5
- Entradas de OMIM sobre la neuropatía de Charcot-Marie-Tooth tipo X 5
- Entrada de GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre el síndrome de las artes
- Entrada de GeneReviews/NIH/NCBI/UW sobre la superactividad de la fosforribosilpirofosfato sintetasa (PRS).
- Entrada de GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre la pérdida auditiva no sindrómica y la sordera asociadas al gen DFNX1.
- Fosforribosil+Pirofosfato+Sintetasa en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Genes en el cromosoma X humano
- CE 2.7.6
