Loading AI tools
Da Wikipédia, a enciclopédia livre
Orotidina 5'-fosfato decarboxilase (OMP decarboxilase, sendo OMP abreviação do termo em inglês orotidine 5'-phosphate decarboxylase) ou orotidilato decarboxilase é uma enzima envolvida na biossíntese da pirimidina. Ela catalisa a decarboxilação de monofosfato de orotidina (OMP) para formar monofosfato de uridina (UMP). A função desta enzima é essencial para a biossíntese de novo dos nucleotídeos de pirimidina trifosfato de uridina, trifosfato de citidina e trifosfato de timidina. OMP decarboxilase tem sido um alvo frequente de investigação científica devido à sua extrema eficiência catalítica demonstrada e sua utilidade como um marcador de seleção para engenharia de cepas de levedura.
Orotidina 5'-fosfato decarboxilase | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
OMP decarboxilase de E. coli.[1] | |||||||
Indicadores | |||||||
Número EC | 4.1.1.23 | ||||||
Número CAS | 9024-62-8-- | ||||||
Bases de dados | |||||||
IntEnz | IntEnz | ||||||
BRENDA | BRENDA | ||||||
ExPASy | NiceZyme | ||||||
KEGG | KEGG | ||||||
MetaCyc | via metabólica | ||||||
PRIAM | PRIAM | ||||||
Estruturas PDB | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum | ||||||
Gene Ontology | AmiGO / EGO | ||||||
|
OMP decarboxilase é conhecido por ser um catalisador extraordinariamente eficiente capaz de acelerar a taxa de reação não catalisada por um fator de 1017. Para colocar isso em perspectiva, a reação não catalisada que levaria "78 milhões de anos" para converter metade dos reagentes em produtos é acelerada para "18 milissegundos" quando catalisada pela OMP descarboxilase.[2] Essa extrema eficiência enzimática é especialmente interessante porque as OMP descarboxilases não usam cofatores e não contêm sítios metálicos[3] ou grupos protéticos.[4] A catálise depende de um punhado de resíduos carregados de aminoácidos posicionados dentro do sítio ativo da enzima.
O mecanismo exato pelo qual a OMP descarboxilase catalisa sua reação tem sido objeto de rigorosa investigação científica. A força motriz para a perda da carboxila ligada ao C6 do anel pirimidina vem da proximidade de um grupo carboxila do resíduo aspartato no sítio ativo da enzima, que desestabiliza o estado fundamental em relação ao estado de transição da reação não catalisada. Houve várias hipóteses sobre a forma que o estado de transição toma antes que a protonação do carbono C6 ocorra para produzir o produto final. Muitos estudos investigaram a ligação de um potente inibidor da OMP descarboxilase, monofosfato de 6-hidroxi uridina (BMP, um derivado de [[ácido barbitúrico), dentro do sítio ativo, para identificar quais resíduos de aminoácidos essenciais estão diretamente envolvidos com a estabilização do estado de transição. (Veja a figura da enzima ligada a BMP) Vários mecanismos para a descarboxilação enzimática de OMP foram propostas, incluindo a protonação em O2 para formar uma espécie zwitteriônica como um intermediário,[6] a estabilização de ânion de O4,[7] ou ataque nucleofílico em C5.[8] O consenso atual sugere que o mecanismo prossegue através de um carbânion estabilizado no C6 após a perda de dióxido de carbono. Este mecanismo foi sugerido a partir de estudos que investigaram os efeitos cinéticos dos isótopos em conjunto com a inibição competitiva e a mutagênese do sítio ativo.Jeehiun K Lee, Dean J Tantillo (25 de junho de 2004). Orotidine Monophosphate Decarboxylase: A Mechanistic Dialogue. [S.l.: s.n.] ISBN 9783540205661</ref>[9][10][11] Neste mecanismo, a espécie de carbânion de vida curta é estabilizada por um resíduo de lisina próximo, antes de ser extinta por um próton. (Veja o esquema do mecanismo catalítico) A intermediação de um carbânion de vinil altamente básico que não se beneficia de estabilização eletrônica é rara em um sistema enzimático e em sistemas biológicos em geral. Notavelmente, o microambiente enzimático ajuda a estabilizar consideravelmente o carbânion. O pKaH do intermediário carbaniônico ligado à enzima foi medido como sendo menor ou igual a 22 com base em estudos de troca de deutério. Embora ainda altamente básico, o correspondente pKaH do intermediário carbaniônico livre é estimado ser muito maior, em torno de 30-34 (com base em medições no análogo 1,3-dimetiluracilo), levando à conclusão de que a enzima estabiliza o carbânion em pelo menos 14 kcal/mol.[11]
Em leveduras e bactérias, OMP descarboxilase é uma enzima de função única. Entretanto, em mamíferos, OMP decarboxilase faz parte de uma única proteína com duas atividades catalíticas. Esta enzima bifuncional é denominada UMP sintase e também catalisa a reação anterior na biossíntese de nucleotídeos de pirimidina, a transferência de ribose 5-fosfato de 5-fosforribosil-1-pirofosfato a orotato para formar OMP. Em organismos que utilizam OMP descarboxilase, esta reação é catalisada por orotato fosforribosiltransferase.[13]
Mutações no gene que codifica OMP descarboxilase em levedurs (URA3) leva à auxotrofia em uracila. Além disso, uma função OMP descarboxilase torna as cepas de levedura sensíveis à molécula ácido 5-fluoroorótico (5-FOA).[14] O estabelecimento do gene URA3 como um marcador de seleção com estratégias de seleção positiva e negativa tornou a expressão controlada da OMP descarboxilase uma ferramenta laboratorial significativa para a investigação da genética de leveduras..
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.