prolina deshidrogenasa

En enzimología , la prolina deshidrogenasa (PRODH) ( EC 1.5.5.2, anteriormente EC 1.5.99.8) es una enzima de la familia de las oxidorreductasas, activa en la oxidación de L-prolina a (S)-1-pirrolina-5-carboxilato durante el catabolismo de la prolina. El producto final de esta reacción se oxida posteriormente en una reacción dependiente de la (S)-1-pirrolina-5-carboxilato deshidrogenasa (P5CDH) del metabolismo de la prolina , o se utiliza para producir ornitina, un metabolito crucial del metabolismo de la ornitina y la arginina. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es L-prolina:quinona oxidorreductasa . Otros nombres de uso común incluyen L-prolina deshidrogenasa , L-prolina oxidasa y L-prolina:(aceptor) oxidorreductasa . Emplea un cofactor , el flavín adenín dinucleótido (FAD), que requiere riboflavina (vitamina B2).

La prolina deshidrogenasa está codificada en humanos por los genes PRODH ^{[ 1 ]} y PRODH2 ^{[ 2 ]} , ubicados en los cromosomas 22 y 19, respectivamente. Sus mutaciones provocan hiperprolinemia , que se manifiesta por un aumento de los niveles de prolina en sangre y orina. La deficiencia de PRODH también se ha relacionado con la susceptibilidad a la esquizofrenia-4.

La estructura terciaria de la PRODH consta de dos cadenas proteicas que interactúan entre sí, conectadas por una interacción mutua entre las hélices alfa de ambas cadenas. Cada cadena proteica se une a un cofactor FAD diferente, necesario para la actividad oxidativa de la enzima. La unión del FAD está mediada por interacciones electrostáticas y no polares entre el cofactor y doce residuos de aminoácidos. ^{[ 3 ]} En algunas bacterias, la actividad de la PRODH se presenta en combinación con la actividad de la (S)-1-pirrolina-5-carboxilato deshidrogenasa (P5CDH) en una enzima codificada por el gen de utilización de prolina A ( putA ). ^{[ 4 ]} A pesar de ser dos enzimas diferentes, la PRODH y la P5CDH eucariotas también muestran capacidades de canalización de sustrato. ^{[ 5 ]}

La PRODH cataliza el primer paso del catabolismo de la prolina, una oxidación de la prolina dependiente de FAD, resumida por una reacción química :

L-prolina

+ FAD

 

 

 

 

 

 

 

FADH +

 

ácido (S)-1-pirrolina-5-carboxílico

 

 

 

 

 

 

L-glutamato-5-semialdehído

El producto, ácido ( S )-1-pirrolina-5-carboxílico, está en equilibrio químico con L-glutamato-5-semialdehído. ^{[ 6 ]}

La PRODH se localiza en la membrana mitocondrial interna , lo que permite la transferencia de electrones a la ubiquinona , el aceptor final de electrones de la reacción. La actividad de esta enzima regula el contenido endógeno de prolina, a la vez que proporciona poder reductor a la cadena de transporte de electrones , produciendo finalmente ATP . ^{[ 7 ]}

PRODH es crucial en la regulación de los niveles intracelulares de prolina, un compuesto osmóticamente activo importante para prevenir la pérdida de agua bajo estrés abiótico . El genoma de Arabidopsis contiene dos isoformas de PRODH , PRODH1 y PRODH2 , esta última activa en respuesta al estrés osmótico y biótico. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Dado que los electrones abstraídos de la L-prolina se transfieren a la cadena de transporte de electrones, una actividad excesiva de PRODH puede sobrecargar dicha cadena, lo que lleva a la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), contribuyendo a la respuesta hipersensible durante el estrés biótico.

A finales de 2007, se habían resuelto 9 estructuras para esta clase de enzimas, con los códigos de acceso PDB PDB : 1K87 ​,PDB : 1TIW ​,PDB : 1TJ0 ​,PDB : 1TJ1 ​,PDB : 1TJ2 ​,PDB : 1Y56 ​,PDB : 2FZM ​,PDB : 2FZN​ yPDB : 2G37 ​.