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La aconitasa es una enzima que cataliza la isomerización estéreo-específica de citrato a isocitrato a través de cis-aconitato en el ciclo del ácido tricarboxílico, un proceso no-redox-activo.

  •  Ácido cítrico
  •  Ácido Aconitic
  •  Ácido isocítrica

Función

En contraste con la mayoría de las proteínas hierro-azufre que funcionan como portadores de electrones, el clúster hierro-azufre de aconitasa reacciona directamente con un sustrato enzimático. Aconitasa tiene una activa grupo 2, que puede convertirse a una forma inactiva . Tres residuos de cisteína se han demostrado para ser el centro de ligandos. En el estado activo, el ión de hierro lábil del clúster no está coordinado por Cys pero por moléculas de agua.

La proteína hierro-elemento de respuesta de unión a y 3-isopropilmalato deshidratasa, una enzima que cataliza el segundo paso en la biosíntesis de la leucina, se conocen homólogos aconitasa. Elementos reguladores de hierro constituyen una familia de, no codificantes, las estructuras de tallo-bucle-28 nucleótidos que regulan el almacenamiento de hierro, la síntesis de hemo y la absorción de hierro. También participan en la unión a ribosoma y controlar el volumen de negocios mRNA. El regulador de la proteína específica, la IRE-BP, se une a la IRE, tanto en 5 'y 3' regiones, pero sólo con el ARN en la forma apo, sin el cluster Fe-S. Expresión de IRE-BP en células cultivadas se ha puesto de manifiesto que las funciones de la proteína, ya sea como un aconitasa activo, cuando las células son hierro-repleta, o como una proteína de unión al ARN activo, cuando las células son hierro agotado. Mutante IRE-BP, en el que cualquiera o todos de los tres residuos de Cys implicados en la formación de Fe-S se ha sustituido por serina, no tienen actividad de la aconitasa, pero que conservan las propiedades de unión a ARN.

Aconitasa es inhibida por fluoroacetato, por lo tanto fluoroacetato es venenoso. El cluster de azufre de hierro es muy sensible a la oxidación por superóxido.

Enzyme Structure

Aconitasa, representada en las estructuras en el margen derecho de esta página, tiene dos estructuras ligeramente diferentes, dependiendo de si se activa o inactiva. En la forma inactiva, su estructura se divide en cuatro dominios. Contando desde el extremo N-terminal, participan sólo los tres primeros de estos dominios en estrecha interacción con el grupo, pero el sitio activo consiste en residuos de los cuatro dominios, incluyendo el dominio C-terminal más grande. El cluster Fe-S y un SO42-anión también residen en el sitio activo. Cuando se activa la enzima, se obtiene un átomo de hierro adicional, la creación de un clúster. Sin embargo, la estructura del resto de la enzima es casi sin cambios; los átomos conservados entre las dos formas son esencialmente en las mismas posiciones, hasta una diferencia de 0,1 angstroms.

Mecanismo enzimático

Aconitasa emplea un mecanismo de deshidratación-hidratación. Los residuos catalíticos implicados son His-101 y Ser-642. Su-101 protona el grupo hidroxilo en C3 de citrato, permitiendo que salga el agua, y Ser-642 resúmenes simultáneamente el protón en C2, formando un doble enlace entre C2 y C3, la formación de un cis-aconitato intermedia. En este punto, el producto intermedio se hace girar 180. Esta rotación se conoce como un "flip". Debido a este lado, se dice que el intermedio para pasar de un "modo de citrato" a un "modo de isocitrato."

¿Cómo funciona exactamente este flip ocurre es discutible. Una teoría es que, en el paso limitante de la velocidad del mecanismo, el cis-aconitato es liberado de la enzima, a continuación, vuelve a unir en el modo de isocitrato para completar la reacción. Este paso tasa-encalado se asegura de que la estereoquímica derecho, específicamente, se forma en el producto final. Otra hipótesis es que el cis-aconitato permanece unido a la enzima mientras se voltea desde el citrato al modo de isocitrato.

En cualquiera de los casos, mover de un tirón cis-aconitato permite que las etapas de deshidratación e hidratación que se produzcan en las caras opuestas de la sustancia intermedia. Aconitasa cataliza trans eliminación/adición de agua, así como las garantías a la FLIP que la estereoquímica correcta se forma en el producto. Para completar la reacción, los residuos de histidina y serina revertir sus acciones catalíticas originales: la histidina, ahora básica, abstrae un protón del agua, el cebado como un nucleófilo para atacar en C2, y la serina protonada se desprotona por el cis-doble aconitato bonos para completar la hidratación, la producción de isocitrato.

Relevancia de Enfermedades

Una enfermedad grave asociada a la aconitasa es conocida como deficiencia de la aconitasa. Es causada por una mutación en el gen para la proteína andamio clúster hierro-azufre, que ayuda a construir el cluster Fe-S en el que la actividad de la aconitasa depende. Los principales síntomas son la miopatía e intolerancia al ejercicio, tensión física es letal para algunos pacientes, ya que puede llevar a un shock circulatorio. No existen tratamientos conocidos para la deficiencia de la aconitasa.

Otra enfermedad asociada con la aconitasa es la ataxia de Friedreich, que se produce cuando las proteínas Fe-S en la aconitasa y la succinato deshidrogenasa han disminución de la actividad. Un mecanismo propuesto para esta conexión es que la disminución de la actividad de Fe-S en la aconitasa y la succinato deshidrogenasa se correlaciona con la concentración de exceso de hierro en el hierro mitocondrias e insuficiente en el citoplasma, lo que altera la homeostasis del hierro. Esta desviación de la homeostasis de la causa Ataxia de Friedreich, una enfermedad neurodegenerativa para la que no se han encontrado tratamientos eficaces.

Por último, se cree que la aconitasa a ser asociada con la diabetes. Aunque todavía se está determinando la conexión exacta, existen varias teorías. En un estudio de los órganos de los ratones con aloxano la diabetes y la diabetes genética, se encontró actividad de la aconitasa inferior a disminuir las velocidades de las reacciones metabólicas que implican citrato, piruvato, y malato. Además, la concentración de citrato se observó a ser inusualmente alta. Dado que se encontraron estos datos anormales en los ratones diabéticos, el estudio concluyó que una baja actividad aconitasa está probablemente relacionada con la diabetes genética y alloxan. Otra teoría es que, en corazones diabéticos, la fosforilación de la aconitasa corazón acelerado por la proteína quinasa C causa aconitasa para acelerar el paso final de la reacción inversa con respecto a su reacción hacia adelante. Es decir, se convierte de nuevo a isocitrato cis-aconitato más rápidamente de lo habitual, pero la reacción procede hacia adelante a la velocidad habitual. Este desequilibrio puede contribuir al metabolismo alterado en los diabéticos.

Miembros de la familia

Aconitasas se expresan en las bacterias a los humanos. Los seres humanos se expresan las dos isoenzimas aconitasa:

Mapa interactivo vía

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