Fructosa-bisfosfato aldolasa - Fructose-bisphosphate aldolase
| Fructosa-bisfosfato aldolasa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Octámero de fructosa-bisfosfato aldolasa, humano
| |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| CE no. | 4.1.2.13 | ||||||||
| No CAS. | 9024-52-6 | ||||||||
| Bases de datos | |||||||||
| IntEnz | Vista IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrada BRENDA | ||||||||
| FÁCIL | NiceZyme vista | ||||||||
| KEGG | Entrada KEGG | ||||||||
| MetaCyc | camino metabólico | ||||||||
| PRIAM | perfil | ||||||||
| Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Fructosa-bisfosfato aldolasa clase I | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 fructosa 1,6-bisfosfato aldolasa de hígado de conejo
| |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Glicolítico | ||||||||
| Pfam | PF00274 | ||||||||
| InterPro | IPR000741 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00143 | ||||||||
| SCOP2 | 1ald / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| CDD | cd00344 | ||||||||
| |||||||||
| Fructosa-bisfosfato aldolasa clase II | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa de clase II en complejo con fosfoglicolohidroxamato
| |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | F_bP_aldolase | ||||||||
| Pfam | PF01116 | ||||||||
| Clan pfam | CL0036 | ||||||||
| InterPro | IPR000771 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00523 | ||||||||
| SCOP2 | 1dos / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| CDD | cd00453 | ||||||||
| |||||||||
La fructosa-bisfosfato aldolasa ( EC 4.1.2.13 ), a menudo simplemente aldolasa , es una enzima que cataliza una reacción reversible que divide el aldol , fructosa 1,6-bisfosfato , en triosa fosfatos, dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído 3-fosfato (G3P). ). La aldolasa también puede producir DHAP a partir de otros (3S, 4R) - cetosa 1-fosfatos como fructosa 1-fosfato y sedoheptulosa 1,7-bisfosfato . La gluconeogénesis y el ciclo de Calvin , que son vías anabólicas , utilizan la reacción inversa. La glucólisis , una vía catabólica , utiliza la reacción directa. La aldolasa se divide en dos clases por mecanismo.
La palabra aldolasa también se refiere, de manera más general, a una enzima que realiza una reacción aldólica (creando un aldol ) o su inversa (escindiendo un aldol), como la aldolasa del ácido siálico , que forma ácido siálico . Consulte la lista de aldolasas .
Mecanismo y estructura
Las proteínas de clase I forman un intermedio de base de Schiff protonado que une una lisina del sitio activo altamente conservada con el carbono del carbonilo DHAP . Además, los residuos de tirosina son cruciales para este mecanismo al actuar como estabilizadores aceptores de hidrógeno. Las proteínas de clase II utilizan un mecanismo diferente que polariza el grupo carbonilo con un catión divalente como el Zn 2+ . La proteína operón galactitol de Escherichia coli , gatY, y la proteína operón N-acetil galactosamina , agaY, que son tagatosa-bisfosfato aldolasa , son homólogos de fructosa-bisfosfato aldolasa de clase II. Se ha demostrado que dos residuos de histidina en la primera mitad de la secuencia de estos homólogos están implicados en la unión del zinc.
Las subunidades de proteínas de ambas clases tienen cada una un dominio α / β plegado en un barril TIM que contiene el sitio activo. Varias subunidades se ensamblan en la proteína completa . Las dos clases comparten poca identidad de secuencia .
Con pocas excepciones, solo se han encontrado proteínas de clase I en animales , plantas y algas verdes . Con pocas excepciones, solo se han encontrado proteínas de clase II en hongos . Ambas clases se han encontrado ampliamente en otros eucariotas y en bacterias . Las dos clases suelen estar presentes juntas en el mismo organismo. Las plantas y las algas tienen aldolasa plastidal , a veces una reliquia de endosimbiosis , además de la aldolasa citosólica habitual. Se ha encontrado ampliamente una fructosa-bisfosfato aldolasa / fosfatasa bifuncional, con mecanismo de clase I, en arqueas y en algunas bacterias. El sitio activo de esta arquea aldolasa también se encuentra en un barril TIM.
En gluconeogénesis y glucólisis
La gluconeogénesis y la glucólisis comparten una serie de seis reacciones reversibles. En la gluconeogénesis, el gliceraldehído-3-fosfato se reduce a fructosa 1,6-bisfosfato con aldolasa. En la glucólisis, la fructosa 1,6-bisfosfato se convierte en gliceraldehído-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato mediante el uso de aldolasa. La aldolasa utilizada en la gluconeogénesis y la glucólisis es una proteína citoplasmática.
Tres formas de la proteína de clase I se encuentran en los vertebrados . La aldolasa A se expresa preferentemente en el músculo y el cerebro; aldolasa B en hígado, riñón y enterocitos ; y aldolasa C en el cerebro. Las aldolasas A y C participan principalmente en la glucólisis , mientras que la aldolasa B participa tanto en la glucólisis como en la gluconeogénesis. Algunos defectos en la aldolasa B causan intolerancia hereditaria a la fructosa . El metabolismo de la fructosa libre en el hígado aprovecha la capacidad de la aldolasa B para utilizar la fructosa 1-fosfato como sustrato . La archaeal fructosa-bisfosfato aldolasa / fosfatasa presumiblemente participa en la gluconeogénesis porque su producto es fructosa 6-fosfato.
En el ciclo de Calvin
El ciclo de Calvin es una vía de fijación de carbono ; es parte de la fotosíntesis, que convierte el dióxido de carbono y otros compuestos en glucosa. Este y la gluconeogénesis comparten una serie de cuatro reacciones reversibles. En ambas vías, el 3-fosfoglicerato (3-PGA o 3-PG) se reduce a fructosa 1,6-bisfosfato con la aldolasa catalizando la última reacción. Una quinta reacción, catalizada en ambas vías por la fructosa 1,6-bisfosfatasa , hidroliza la fructosa 1-6-bisfosfato a fructosa 6-fosfato y fosfato inorgánico. La gran disminución de la energía libre hace que esta reacción sea irreversible. En el ciclo de Calvin, la aldolasa también cataliza la producción de sedoheptulosa 1,7-bisfosfato a partir de DHAP y eritrosa 4-fosfato . Los principales productos del ciclo de Calvin son la triosa fosfato (TP), que es una mezcla de DHAP y G3P, y fructosa 6-fosfato. Ambos también son necesarios para regenerar RuBP . La aldolasa utilizada por las plantas y las algas en el ciclo de Calvin suele ser una proteína dirigida a plastidios codificada por un gen nuclear.
Reacciones
Catalizadores de aldolasa
- fructosa 1,6-bisfosfato ⇌ DHAP + G3P
y también
- sedoheptulosa 1,7-bisfosfato ⇌ DHAP + eritrosa 4-fosfato
- fructosa 1-fosfato ⇌ DHAP + gliceraldehído
La aldolasa se utiliza en el tronco reversible de la gluconeogénesis / glucólisis.
- 2 ( PEP + NADH + H + + ATP + H 2 O) ⇌ fructosa 1,6-bisfosfato + 2 (NAD + + ADP + P i )
La aldolasa también se usa en la parte del ciclo de Calvin compartida con la gluconeogénesis, con la hidrólisis irreversible del fosfato al final catalizada por la fructosa 1,6-bisfosfatasa.
- 2 ( 3-PG + NADPH + H + + ATP + H 2 O) ⇌ fructosa-1,6-bisfosfato + 2 (NADP + + ADP + P i )
- fructosa 1,6-bisfosfato + H 2 O → fructosa 6-fosfato + P i
En la gluconeogénesis, la 3-PG es producida por enolasa y fosfoglicerato mutasa que actúan en serie.
- PEP + H 2 O ⇌ 2-PG ⇌ 3-PG
En el ciclo de Calvin, 3-PG es producido por RuBisCO
- RuBP + CO 2 + H 2 O → 2 (3-PG)
La G3P es producida por la fosfoglicerato quinasa que actúa en serie con la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) en la gluconeogénesis, y en serie con la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (NADP +) (fosforilación) en el ciclo de Calvin
- 3-PG + ATP ⇌ 1,3-bisfosfoglicerato + ADP
- 1,3-bisfosfoglicerato + NAD (P) H + H + ⇌ G3P + P i + NAD (P) +
La triosa-fosfato isomerasa mantiene DHAP y G3P casi en equilibrio, produciendo la mezcla llamada triosa fosfato (TP)
- G3P ⇌ DHAP
Por tanto, tanto DHAP como G3P están disponibles para la aldolasa.
Propiedades de luz de luna
La aldolasa también se ha implicado en muchas funciones no catalíticas o de "luz de la luna", en función de su afinidad de unión por muchas otras proteínas, incluidas F-actina , α-tubulina , dineína de cadena ligera , WASP , intercambiador de aniones de banda 3 , fosfolipasa D ( PLD2 ) , transportador de glucosa GLUT4 , trifosfato de inositol , V-ATPasa y ARNO (un factor de intercambio de nucleótidos de guanina de ARF6 ). Se cree que estas asociaciones están implicadas predominantemente en la estructura celular, sin embargo, se ha explorado la implicación en la endocitosis, la invasión de parásitos, el reordenamiento del citoesqueleto, la motilidad celular, el tráfico y reciclaje de proteínas de membrana, la transducción de señales y la compartimentación de tejidos.
Referencias
Otras lecturas
- Berry A, Marshall KE (febrero de 1993). "Identificación de ligandos de unión a zinc en la clase II fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa de Escherichia coli" . FEBS Lett . 318 (1): 11–6. doi : 10.1016 / 0014-5793 (93) 81317-S . PMID 8436219 . S2CID 7682431 .
- Freemont PS, Dunbar B, Fothergill-Gilmore LA (febrero de 1988). "La secuencia completa de aminoácidos de la aldolasa de fructosa-bisfosfato de músculo esquelético humano" . Biochem. J . 249 (3): 779–88. doi : 10.1042 / bj2490779 . PMC 1148774 . PMID 3355497 .
- Galkin A, Li Z, Li L, Kulakova L, Pal LR, Dunaway-Mariano D, Herzberg O (2009). "Información estructural sobre la unión del sustrato y la estereoselectividad de la giardia fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa" . Bioquímica . 48 (14): 3186–96. doi : 10.1021 / bi9001166 . PMC 2666783 . PMID 19236002 .
- Marsh JJ, Lebherz HG (marzo de 1992). "Aldolasas de fructosa-bisfosfato: una historia evolutiva". Trends Biochem. Sci . 17 (3): 110–3. doi : 10.1016 / 0968-0004 (92) 90247-7 . PMID 1412694 .
- Perham RN (abril de 1990). "Las aldolasas de fructosa-1,6-bisfosfato: misma reacción, diferentes enzimas". Biochem. Soc. Trans . 18 (2): 185–7. doi : 10.1042 / bst0180185 . PMID 2199259 .
enlaces externos
-
Medios relacionados con la fructosa-bisfosfato aldolasa en Wikimedia Commons - Laboratorio Tolan en la Universidad de Boston
|
ATP
ADP
ATP
ADP
+ +
2 ×
2 ×
2 × 3-fosfoglicerato
2 ×
2 × 2-fosfoglicerato
2 ×
2 ×
ADP
ATP
2 × piruvato
2 ×
|
