Lipoxixenase
As lipoxixenases (EC 1.13.11.-) son unha familia de encimas que conteñen ferro que catalizan a dioxixenación de ácidos graxos poliinsaturados en lípidos que conteñen unha estrutura de cis,cis-1,4-pentadieno. Cataliza a seguinte reacción:
| Lipoxixenase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Lipoxygenase | ||||||||
| Pfam | PF00305 | ||||||||
| InterPro | IPR013819 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00077 | ||||||||
| SCOPe | 2sbl / SUPFAM | ||||||||
| OPM superfamily | 87 | ||||||||
| OPM protein | 2p0m | ||||||||
| |||||||||
- Ácido graxo + O2 → ácido graxo hidroperóxido
As lipoxixenases encóntranse en plantas, animais e fungos. Produtos orixinados polas lipoxixenases están implicados en diversas funcións celulares.
Función biolóxica e clasificación editar
Estes encimas son máis comúns en plantas, nas que poden intervir en diversos aspectos da fisioloxía da planta, como o crecemento, desenvolvemento, resistencia a pragas, senescencia e respostas a lesións.[2] En mamíferos existen varios isocimas lipoxixenases, que están implicados no metabolismo dos eicosanoides (como as prostaglandinas, leucotrienos e eicosanoides non clásicos).[3] Disponse de datos das secuencias das seguintes lipoxixenases:
- Lipoxixenases de plantas (EC 1.13.11.12IPR001246). As plantas expresan varios isocimas lipoxixenases citosólicos e tamén o que parece ser unha lipoxixenase cloroplástica.[4]
- Araquidonato 5-lipoxixenase de mamífero (EC 1.13.11.34IPR001885).
- Araquidonato 12-lipoxixenase de mamífero (EC 1.13.11.31IPR001885).
- 15-lipoxixenase específica de célula eritroide de mamífero (EC 1.13.11.33IPR001885).
Estrutura 3D editar
Coñécense as estruturas de varias lipoxixenases, entre elas as seguintes: lipooxixenases da soia L1 e L3, 8-lipoxixenase do coral, 5-lipoxixenase humana, 15-lipoxixenase de coello, e dominio catalítico da 12-lipoxixenase de leucocito prcino. A proteína consta dun pequeno dominio PLAT N-terminal e un dominio maior catalítico C-terminal (ver a ligazón de Pfam neste artigo), que contén o sitio activo. Tanto nos encimas de plantas coma nos de animais, o dominio N-terminal contén un barril β antiparalelo de oito febras, pero nas lipoxixenases de soia este dominio é significativamente máis grande que no encima de coello. As lipooxixenases de plantas poden ser clivadas encimaticamente en dous fragmentos que permanecen estreitamente asociasdos mentres que o encima permanece activo; a separación dos dous dominios orixina a perda da actividade catalítica. O dominio C-terminal (catalítico) consta de 18-22 hélices e unha (no encima de coello) ou dúas (no encima de soia) follas β antiparalelas no extremo oposto ao bariil β N-terminal.
Sitio activo editar
O átomo de ferro que teñen as lipoxixenases está enlazado a catro ligandos, tres dos cales son residuos de histidina.[5]Seis histidinas están conservadas en todas as secuencias de lipoxixenases, cinco das cales están agrupadas nun tramo de 40 aminoácidos. Esta rexión contén dous dos tres ligandos de zinc; as outras histidinas[6] son importantes para a actividade das lipoxixenases.
As dúas longas hélices centrais cruzan no sitio activo; ambas as hélices inclúen tramos internos de hélice π que proporcionan tres ligandos histidina (His) ao ferro do sitio activo. Dúas cavidades no dominio maior da lipoxixenase 1 de soia (cavidades I e II) esténdense desde a superficie ao sitio activo. A cavidade I con forma de funil pode funcionar como un canal dioxíxeno; a longa e estreita cavidade II é presumiblemente un peto para o substrato. O encima de mamífero é máis compacto e contén só unha cavidade con forma de bota (cavidade II). Na lipoxixenase-3 de soia hai unha terceira cavidade que vai desde o sitio do ferro á interface do barril β e os dominios catlíticos. A cavidade III, o sitio do ferro e a cavidade II forman un corredor continuo a través da proteína.
O ferro do sitio activo está coordinado polo Nε de tres residuos de histidina conservados e un oxíxeno do gropo carboxilo C-terminal. Ademais, nos encimas da soia o oxíxeno da cadea lateral da asparaxina (Asn) está feblemente asociado co ferro. Na lipoxixenase de coello, este residuo de Asn é substituído por His, que coordina o ferro por medio do átomo de Nδ. Deste xeito, o número de coordinación do ferro pode ser cinco ou seis, cun ligando de hidroxilo ou auga ligados a un ferro hexacoordinado.
A estrutura do complexo do dominio catalítico da 12-lipooxixenase de leucocito porcina revelou detalles das características do sitio activo.[5] Nas estruturas 3D obtidas, un inhibidor análogo do substrato ocupa un canal aberto con forma de U adxacente ao sitio do ferro. Este canal pode acomodar o ácido araquidónico sen moita computación, definindo os detalles da unión do substrato na reacción da lipoxixenase. Ademais, un posible canal de acceso, que intercepta o canal de unión ao substrato e se estende á superficie da proteína podería servir como vía para o oxíxeno.
Clasificación bioquímica editar
| EC 1.13.11.12 | lipoxixenase | (linoleato:oxíxeno 13-oxidorredutase) | linoleato + O2 → (9Z,11E,13S)-13-hidroperoxioctadeca-9,11-dienoato |
| EC 1.13.11.31 | araquidonato 12-lipoxixenase | (araquidonato:oxixeno 12-oxidorredutase) | araquidonato + O2 → (5Z,8Z,10E,12S,14Z)-12-hidroperoxiicosa-5,8,10,14-tetraenoato |
| EC 1.13.11.33 | araquidonato 15-lipoxixenase | (araquidonato:oxíxeno 15-oxidorredutase) | araquidonato + O2 → (5Z,8Z,11Z,13E,15S)-15-hidroperoxiicosa-5,8,11,13-tetraenoato |
| EC 1.13.11.34 | araquidonato 5-lipoxixenase | (araquidonato:oxixeno 5-oxidorredutase) | araquidonato + O2 → leucotrieno A4 + H2 |
| EC 1.13.11.40 | araquidonato 8-lipoxixenase | (araquidonato:oxíxeno 8-oxidorredutase) | araquidonato + O2 → (5Z,8R,9E,11Z,14Z)-8-hidroperoxiicosa-5,9,11,14-tetraenoato |
A lipoxixenase 1 de soia exhibe o maior efecto isotópico cinético H/D sobre kcat (kH/kD) (81 a temperatura dunha habitación) que fora atopado ata agora para un sistema biolóxico. Recentemente, atopouse un efecto isotópico cinético (KIE) extremadamente elevado de 540 a 730 nun dobre mutante da lipooxixenase 1 da soia.[7] Debido á gran magnitude do efecto isotópico cinético, a lipooxixenase 1 de soia serviu como prototipo para reaccións de efecto túnel de hidróxeno catalizadas por encima.
Entre as proteínas humanas da familia da lipoxoixenase están: ALOX12, ALOX12B, ALOX12P2, ALOX15, ALOX15B, ALOX5 e ALOXE3.
Notas editar
- ↑ Choi J, Chon JK, Kim S, Shin W (February 2008). "Conformational flexibility in mammalian 15S-lipoxygenase: Reinterpretation of the crystallographic data". Proteins 70 (3): 1023–32. PMID 17847087. doi:10.1002/prot.21590.
- ↑ Vick BA, Zimmerman DC (1987). "Oxidative systems for the modification of fatty acids" 9: 53–90. doi:10.1016/b978-0-12-675409-4.50009-5.
- ↑ Needleman P, Turk J, Jakschik BA, Morrison AR, Lefkowith JB (1986). "Arachidonic acid metabolism". Annu. Rev. Biochem. 55: 69–102. PMID 3017195. doi:10.1146/annurev.bi.55.070186.000441.
- ↑ Tanaka K, Ohta H, Peng YL, Shirano Y, Hibino T, Shibata D (1994). "A novel lipoxygenase from rice. Primary structure and specific expression upon incompatible infection with rice blast fungus". J. Biol. Chem. 269 (5): 3755–3761. PMID 7508918.
- ↑ 5,0 5,1 Boyington, J.; Gaffney, B.; Amzel, L. (1993-06-04). "The three-dimensional structure of an arachidonic acid 15-lipoxygenase". Science (en inglés) 260 (5113): 1482–1486. ISSN 0036-8075. PMID 8502991. doi:10.1126/science.8502991.
- ↑ Steczko J, Donoho GP, Clemens JC, Dixon JE, Axelrod B (1992). "Conserved histidine residues in soybean lipoxygenase: functional consequences of their replacement". Biochemistry 31 (16): 4053–4057. PMID 1567851. doi:10.1021/bi00131a022.
- ↑ Hu, Shenshen; Sharma, Sudhir C.; Scouras, Alexander D.; Soudackov, Alexander V.; Carr, Cody A. Marcus; Hammes-Schiffer, Sharon; Alber, Tom; Klinman, Judith P. (2014-06-11). "Extremely Elevated Room-Temperature Kinetic Isotope Effects Quantify the Critical Role of Barrier Width in Enzymatic C–H Activation". Journal of the American Chemical Society (en inglés) 136 (23): 8157–8160. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja502726s.
Véxase tamén editar
Ligazóns externas editar
- LOX-DB - LipOXygenases DataBase.
- Rexión de unión do ferro das lipoxixenases Arquivado 12 de setembro de 2019 en Wayback Machine. en PROSITE.
- PDB 1YGE - estrutura da lipoxixenase 1 de soia (Glycine max).
- PDB 1IK3 - estrutura da lipoxixenase 3 de soia en complexo co ácido (9Z,11E,13S)-13-hidroperoxioctadeca-9,11-dienoico.
- PDB 1LOX - estrutura da 15-lipoxixenase de coello en complexo cun inhibidor.
- PDB 3RDE - estrutura do dominio catalítico da 12-lipooxixenase de leucocito porcina cun inhibidor.
- UMich Orientation of Proteins in Membranes families/superfamily-87 - lipoxixenases animais.
- Lipoxygenase Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.