Frutose-bisfosfato aldolase - Fructose-bisphosphate aldolase

Frutose-bisfosfato aldolase
1qo5.jpg
Frutose-bisfosfato aldolase octâmero, humano
Identificadores
EC nº 4.1.2.13
CAS no. 9024-52-6
Bancos de dados
IntEnz Vista IntEnz
BRENDA Entrada BRENDA
ExPASy NiceZyme view
KEGG Entrada KEGG
MetaCyc via metabólica
PRIAM perfil
Estruturas PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Ontologia Genética AmiGO / QuickGO
Frutose-bisfosfato aldolase classe I
PDB 1fdj EBI.jpg
frutose 1,6-bisfosfato aldolase de fígado de coelho
Identificadores
Símbolo Glicolítico
Pfam PF00274
InterPro IPR000741
PRÓSITO PDOC00143
SCOP2 1ald / SCOPe / SUPFAM
CDD cd00344
Frutose-bisfosfato aldolase classe II
PDB 1b57 EBI.jpg
frutose-1,6-bisfosfato aldolase classe II em complexo com fosfoglicolohidroxamato
Identificadores
Símbolo F_bP_aldolase
Pfam PF01116
Clã Pfam CL0036
InterPro IPR000771
PRÓSITO PDOC00523
SCOP2 1dos / SCOPe / SUPFAM
CDD cd00453

Frutose-bisfosfato aldolase ( EC 4.1.2.13 ), muitas vezes apenas aldolase , é uma enzima que catalisa uma reação reversível que divide o aldol , frutose 1,6-bifosfato , em triose fosfatos dihidroxiacetona fosfato (DHAP) e gliceraldeído 3-fosfato (G3P ) A aldolase também pode produzir DHAP a partir de outros (3S, 4R) - cetose 1-fosfatos, como frutose 1-fosfato e sedoheptulose 1,7-bifosfato . A gliconeogênese e o ciclo de Calvin , que são vias anabólicas , usam a reação reversa. A glicólise , uma via catabólica , usa a reação direta. Aldolase é dividida em duas classes por mecanismo.

A palavra aldolase também se refere, mais geralmente, a uma enzima que realiza uma reação aldólica (criando um aldol ) ou seu reverso (clivando um aldol), como o ácido siálico aldolase , que forma o ácido siálico . Veja a lista de aldolases .

Mecanismo e estrutura

As proteínas de classe I formam um intermediário de base de Schiff protonado que liga um sítio ativo altamente conservado de lisina com o carbono carbonil DHAP . Além disso, os resíduos de tirosina são cruciais para este mecanismo em atuar como aceitadores de hidrogênio estabilizadores. As proteínas de classe II usam um mecanismo diferente que polariza o grupo carbonila com um cátion divalente como o Zn 2+ . A proteína do operon de Escherichia coli galactitol , gatY, e a proteína do operon de N-acetil galactosamina , agaY, que são tagatose-bisfosfato aldolase , são homólogos da classe II de frutose-bifosfato aldolase. Dois resíduos de histidina na primeira metade da sequência desses homólogos mostraram estar envolvidos na ligação do zinco.

As subunidades de proteína de ambas as classes têm, cada uma, um domínio α / β dobrado em um cilindro TIM contendo o sítio ativo. Várias subunidades são reunidas na proteína completa . As duas classes compartilham pouca identidade de sequência .

Com poucas exceções, apenas proteínas de classe I foram encontradas em animais , plantas e algas verdes . Com poucas exceções, apenas proteínas de classe II foram encontradas em fungos . Ambas as classes foram encontradas amplamente em outros eucariotos e em bactérias . As duas classes geralmente estão presentes juntas no mesmo organismo. Plantas e algas possuem aldolase plastidal , às vezes uma relíquia de endossimbiose , além da aldolase citosólica usual. Uma frutose-bifosfato aldolase / fosfatase bifuncional, com mecanismo de classe I, foi encontrada amplamente em arquéias e em algumas bactérias. O sítio ativo desta aldolase arquea também está em um barril TIM.

Na gliconeogênese e glicólise

A gliconeogênese e a glicólise compartilham uma série de seis reações reversíveis. Na gliconeogênese, o gliceraldeído-3-fosfato é reduzido a frutose 1,6-bifosfato com aldolase. Na glicólise, a frutose 1,6-bifosfato é transformada em gliceraldeído-3-fosfato e fosfato de dihidroxiacetona por meio do uso de aldolase. A aldolase usada na gliconeogênese e glicólise é uma proteína citoplasmática.

Três formas de proteína de classe I são encontradas em vertebrados . A aldolase A é expressa preferencialmente no músculo e no cérebro; aldolase B no fígado, rim e enterócitos ; e aldolase C no cérebro. As aldolases A e C estão principalmente envolvidas na glicólise , enquanto a aldolase B está envolvida na glicólise e na gliconeogênese. Alguns defeitos na aldolase B causam intolerância hereditária à frutose . O metabolismo da frutose livre no fígado explora a capacidade da aldolase B de usar a frutose 1-fosfato como substrato . Archaeal frutose-bisfosfato aldolase / fosfatase está presumivelmente envolvida na gliconeogênese porque seu produto é a frutose 6-fosfato.

No ciclo de Calvin

O ciclo de Calvin é uma via de fixação de carbono ; faz parte da fotossíntese, que converte dióxido de carbono e outros compostos em glicose. Ele e a gliconeogênese compartilham uma série de quatro reações reversíveis. Em ambas as vias, o 3-fosfoglicerato (3-PGA ou 3-PG) é reduzido a frutose 1,6-bifosfato com aldolase catalisando a última reação. Uma quinta reação, catalisada em ambas as vias pela frutose 1,6-bisfosfatase , hidrolisa a frutose 1-6-bifosfato em frutose 6-fosfato e fosfato inorgânico. A grande diminuição da energia livre torna essa reação irreversível. No ciclo de Calvin, a aldolase também catalisa a produção de sedoheptulose 1,7-bifosfato de DHAP e eritrose 4-fosfato . Os principais produtos do ciclo de Calvin são triose fosfato (TP), que é uma mistura de DHAP e G3P, e frutose 6-fosfato. Ambos também são necessários para regenerar o RuBP . A aldolase usada por plantas e algas no ciclo de Calvin é geralmente uma proteína direcionada a plastídios codificada por um gene nuclear.

Reações

A aldolase catalisa

frutose 1,6-bifosfato ⇌ DHAP + G3P

e também

sedoheptulose 1,7-bisfosfato ⇌ DHAP + eritrose 4-fosfato
frutose 1-fosfato ⇌ DHAP + gliceraldeído

Aldolase é usada no tronco reversível da gliconeogênese / glicólise

2 ( PEP + NADH + H + + ATP + H 2 O) ⇌ frutose 1,6-bifosfato + 2 (NAD + + ADP + P i )

A aldolase também é usada na parte do ciclo de Calvin compartilhada com a gliconeogênese, com a hidrólise do fosfato irreversível no final catalisada pela frutose 1,6-bisfosfatase

2 ( 3-PG + NADPH + H + + ATP + H 2 O) ⇌ frutose 1,6-bifosfato + 2 (NADP + + ADP + P i )
frutose 1,6-bifosfato + H 2 O → frutose 6-fosfato + P i

Na gliconeogênese, o 3-PG é produzido pela enolase e pela fosfoglicerato mutase atuando em série

PEP + H 2 O 2 ⇌-PG ⇌ 3-PG

No ciclo Calvin, o 3-PG é produzido pela RuBisCO

RuBP + CO 2 + H 2 O → 2 (3-PG)

G3P é produzido pela fosfoglicerato quinase agindo em série com gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) na gliconeogênese, e em série com gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (NADP +) (fosforilação) no ciclo de Calvin

3-PG + ATP ⇌ 1,3-bisfosfoglicerato + ADP
1,3-bisfosfoglicerato + NAD (P) H + H + ⇌ G3P + P i + NAD (P) +

Triose-fosfato isomerase mantém DHAP e G3P em equilíbrio próximo, produzindo a mistura chamada triose fosfato (TP)

G3P ⇌ DHAP

Assim, tanto DHAP quanto G3P ​​estão disponíveis para a aldolase.

Propriedades do luar

A aldolase também foi implicada em muitas funções "clandestinas" ou não catalíticas, com base em sua afinidade de ligação para várias outras proteínas, incluindo F-actina , α-tubulina , dineína de cadeia leve , WASP , trocador aniônico Banda 3 , fosfolipase D ( PLD2 ) , transportador de glicose GLUT4 , trifosfato de inositol , V-ATPase e ARNO (um fator de troca de nucleotídeo guanina de ARF6 ). Acredita-se que essas associações estejam predominantemente envolvidas na estrutura celular, no entanto, o envolvimento na endocitose, invasão do parasita, rearranjo do citoesqueleto, motilidade celular, tráfego e reciclagem de proteínas de membrana, transdução de sinal e compartimentação de tecidos foram explorados.

Referências

Leitura adicional

links externos