
En enzimología , una polifosfato quinasa ( EC 2.7.4.1 ), o polifosfato polimerasa , es una enzima que cataliza la formación de polifosfato a partir de ATP, con longitudes de cadena de hasta mil o más grupos ortofosfato . [ 1 ]
- ATP + (fosfato) nADP + (fosfato) n+1
Así, los dos sustratos de esta enzima son ATP y polifosfato [(fosfato)n], mientras que sus dos productos son ADP y polifosfato extendido por una unidad de fosfato [(fosfato)n+1].
Esta enzima es una proteína de membrana y pasa por una etapa intermedia durante la reacción en la que se autofosforila con un grupo fosfato unido covalentemente a un residuo de aminoacilo básico mediante un enlace NP.
Varias enzimas catalizan la polimerización del polifosfato. Algunas de estas enzimas acoplan la transferencia de fosfato al transporte transmembrana. Estas enzimas/transportadores se clasifican en la Base de Datos de Clasificación de Transportadores (TCDB) dentro de la Superfamilia de la Polifosfato Polimerasa/YidH ( TC# 4.E.1 ) y son transferasas que transfieren grupos fosforilo ( fosfotransferasas ) con el polifosfato como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es ATP:polifosfato fosfotransferasa . Esta enzima también se denomina quinasa del ácido polifosfórico .
Familias
La superfamilia de la polifosfato polimerasa (TC# 4.E.1) incluye las siguientes familias:
- 4.E.1 - La familia de la polifosfato polimerasa vacuolar (acidocalcisoma) (V-PPP)
- 9.B.51 - La familia DUF202/YidH (YidH) no caracterizada
La familia de la polimerasa de polifosfato vacuolar (acidocalcisoma) (V-PPP)
Los eucariotas contienen polifosfato inorgánico (poliP) y acidocalcisomas , que secuestran poliP y almacenan aminoácidos y cationes divalentes. [ 2 ] [ 3 ] Gerasimaitė et al. [ 4 ] demostraron que el poliP producido en el citosol de la levadura es tóxico. La reconstitución de la translocación de poliP con vacuolas purificadas , los acidocalcisomas de la levadura, demostró que el poliP citosólico no puede importarse mientras que el poliP producido por el complejo chaperona transportadora vacuolar (VTC), una poliP polimerasa vacuolar endógena, se importa eficientemente y no interfiere con el crecimiento. La síntesis e importación de poliP requieren un gradiente electroquímico, probablemente como una fuerza impulsora (parcial) para la translocación de poliP. VTC expone su dominio catalítico al citosol y tiene nueve segmentos transmembrana vacuolares ( TMS ). Las mutaciones en las regiones transmembrana de VTC, que pueden constituir el canal de translocación, bloquean no solo la translocación de poliP sino también su síntesis. Dado que estas mutaciones están lejos del dominio catalítico citosólico de VTC, esto sugiere que el complejo VTC acopla obligatoriamente la síntesis de poliP a su importación vesicular para evitar intermediarios tóxicos en el citosol. Por lo tanto, el proceso se ajusta a la definición clásica de translocación de grupo, donde el sustrato se modifica durante el transporte. El secuestro de poliP, que de otro modo sería tóxico, puede ser una razón para la existencia de este mecanismo en los acidocalcisomas. [ 4 ] La polifosfato quinasa vacuolar (polimerasa) se describe en TCDB con la familia TC# 4.E.1 . [ 5 ]
Función
Las enzimas de la superfamilia CYTH , que incluyen polifosfato polimerasas, hidrolizan sustratos que contienen trifosfato y requieren cationes metálicos como cofactores . Poseen un sitio activo único ubicado en el centro de un túnel de barril beta antiparalelo de ocho hebras (el túnel de trifosfato). El nombre CYTH se originó a partir de la designación genética de las adenilil ciclasas bacterianas de clase IV (CyaB) y de la tiamina trifosfatasa (THTPA). Las adenilato ciclasas de clase IV catalizan la conversión de ATP a AMP cíclico 3',5' (cAMP) y PPi. La tiamina trifosfatasa es una enzima citosólica soluble que convierte el trifosfato de tiamina en difosfato de tiamina. Esta superfamilia de dominios también contiene ARN trifosfatasas, polifosfato polimerasas asociadas a membrana, tripolifosfatasas, nucleósido trifosfatasas, nucleósido tetrafosfatasas y otras proteínas con funciones desconocidas.
La reacción generalizada catalizada por las polimerasas de polifosfato vectoriales es: [ 5 ]
- ATP + (fosfato) n en el citoplasmaADP + (fosfato) n+1 en el lumen vacuolar
Estructura
VTC2 posee tres dominios reconocidos: un dominio SPX N-terminal , un dominio central grande similar a CYTH y un dominio transmembrana más pequeño VTC1 (DUF202). El dominio SPX se encuentra en Syg1, Pho81, XPR1 (SPX) y proteínas relacionadas. Este dominio se localiza en los extremos amino terminales de diversas proteínas. En la proteína de levadura Syg1, el extremo N-terminal se une directamente a la subunidad beta de la proteína G e inhibe la transducción de la señal de la feromona de apareamiento . De manera similar, el extremo N-terminal de la proteína humana XPR1 se une directamente a la subunidad beta del heterotrímero de la proteína G, lo que conduce a una mayor producción de AMPc. Por lo tanto, este dominio participa en la transducción de señales asociada a la proteína G. Los extremos N-terminales de varias proteínas implicadas en la regulación del transporte de fosfato, incluidos los supuestos sensores del nivel de fosfato, Pho81 de Saccharomyces cerevisiae y NUC-2 de Neurospora crassa , poseen este dominio.
Los dominios SPX de los transportadores de fosfato de baja afinidad de S. cerevisiae , Pho87 y Pho90, autorregulan la captación y previenen el eflujo. Esta inhibición dependiente de SPX está mediada por una interacción física con Spl2. NUC-2 contiene varias repeticiones de anquirina . Varios miembros de esta familia están anotados como proteínas XPR1: el receptor de retrovirus xenotrópico y politrópico confiere susceptibilidad a la infección con virus de leucemia murina (MLV) xenotrópicos y politrópicos. La infección por estos retrovirus puede inhibir la señalización de cAMP mediada por XPR1 y provocar toxicidad y muerte celular. Se ha observado la similitud entre los reguladores de fosfato Syg1 y las secuencias XPR1, así como la similitud adicional con varias proteínas predichas de función desconocida, de Drosophila melanogaster , Arabidopsis thaliana , Caenorhabditis elegans , Schizosaccharomyces pombe , S. cerevisiae y muchos otros organismos diversos. [ 5 ]
Hasta 2015, se habían resuelto varias estructuras para esta clase de enzimas, con los códigos de acceso PDB PDB : 1XDO ,PDB : 1XDP ,PDB : 2O8R ,PDB : 3CZP ,PDB : 3CZQ ,PDB : 3RHF .
La familia DUF202/YidH (YidH) no caracterizada
Los miembros de la familia YidH se encuentran en bacterias, arqueas y eucariotas. Entre los miembros de esta familia se incluye YidH de E. coli ( TC# 9.B.51.1.1 ), que posee 115 residuos de aminoácidos y 3 TMS de naturaleza α-helicoidal . [ 6 ] El primer TMS tiene un bajo nivel de hidrofobicidad, el segundo un nivel moderado y el tercero un carácter muy hidrofóbico. Estas características parecen ser propias de todos los miembros de esta familia. Una lista representativa de proteínas pertenecientes a esta familia se puede encontrar en la Base de Datos de Clasificación de Transportadores . En hongos, un homólogo largo de 351 aas tiene un dominio DUF202 de 3 TMS similar en su extremo C-terminal.
Referencias
- ↑ Brown MR, Kornberg A (junio de 2008). "En resumen: polifosfato, PPK y supervivencia bacteriana". Trends Biochem. Sci . 33 (6): 284– 90. doi : 10.1016/j.tibs.2008.04.005 . PMID 18487048 .
- ↑ Docampo, Roberto; Moreno, Silvia Nueva Jersey (agosto de 2011). "Acidocalcisomas" . Calcio celular . 50 (2): 111– 119. doi : 10.1016/j.ceca.2011.05.012 . PMC 3156361 . PMID 21752464 .
- ↑ Docampo, Roberto; et al. (2013). Nuevos conocimientos sobre las funciones de los acidocalcisomas y el complejo de la vacuola contráctil en la osmorregulación en protistas . Vol. 305. pp. 69–113 . doi : 10.1016/B978-0-12-407695-2.00002-0 . ISBN 9780124076952. PMC 3818246 . PMID 23890380 .
{{cite book}}:|journal=ignorado ( ayuda ) - 1 2 Gerasimaitė, R.; Sharma, S.; Desfougères, Y.; Schmidt, A.; Mayer, A. (octubre de 2014). "La síntesis y translocación acopladas restringen el polifosfato a vacuolas similares a acidocalcisomas y previenen su toxicidad" . J Cell Sci . 127 (23): 5093–104 . doi : 10.1242/jcs.159772 . PMID 25315834 .
- 1 2 3 Saier, Milton. "Base de datos de clasificación de transportadores: 4.E.1. La familia de la polimerasa de polifosfato vacuolar (acidocalcisoma) (V-PPP)" . tcdb.org . Consultado el 26 de diciembre de 2015 .
- ↑ Eichmann, Cédric; Orts, Julien; Tzitzilonis, Christos; Vögeli, Beat; Smrt, Sean; Lorieau, Justin; Riek, Roland (2014-12-11). "NOE intermoleculares detergente-proteína de membrana para la caracterización de la dinámica de los complejos proteína de membrana-detergente". The Journal of Physical Chemistry B . 118 (49): 14288– 14301. doi : 10.1021/jp509137q . ISSN 1520-5207 . PMID 25419869 .
Lecturas adicionales
- Hoffmann-Ostenhof, O.; Kennedy, J.; Keck, K.; Gabriel, O.; Schönfellinger, HW (1954). "Una nueva transfosforilasa de levadura". Biochim. Biophys. Acta . 14 (2): 285. doi : 10.1016/0006-3002(54)90172-9 . PMID 13172250 .
- Kornberg, A.; Kornberg, SR; Simms, ES (1956). "Síntesis de metafosfato por una enzima de Escherichia coli". Biochim. Biophys. Acta . 20 (1): 215– 27. doi : 10.1016/0006-3002(56)90280-3 . PMID 13315368 .
- Muhammed, Amir (1961). "Estudios sobre la biosíntesis de polimetafosfato por una enzima de Corynebacterium xerosis". Biochim. Biophys. Acta . 54 : 121– 132. doi : 10.1016/0006-3002(61)90945-3 . PMID 14476999 .
- Rao, NN; Gómez-García, MR; Kornberg, A. (2009). "Polifosfato inorgánico: esencial para el crecimiento y la supervivencia". Annu Rev Biochem . 78 : 605–78 . doi : 10.1146/annurev.biochem.77.083007.093039 . PMID 19344251 .
- CE 2.7.4
- Enzimas de estructura conocida
- Proteínas de membrana