MECANISMOS DE CATÁLISIS ENZIMÁTICA.
2b. CARBOXIPEPTIDASA A: mecanismo químico de catálisis
Revisar la estructura desitio de unión a Zn2+ en la carboxypeptidasa A (PROTEIN DATA BANK)
El sustrato es otra proteína que posea el extremo carboxilo libre. La enzima tiene preferencia por aminoácidos aromáticos, aunque puede cortar con casi todos, excepto si el último aminoácido es la prolina (¿por qué?)
La reacción química consiste en la hidrólisis del último enlace peptídico en la que el protón del agua se añade al lado amino y el oxhidrilo al carbonilo del enlace.
Aunque la reacción es exergónica, el enlace peptídico es el derivado carbonílico más estable en la serie aldehído < cetona < anhídrido < tioester < ester < amida < amida N-substituída, por lo que es difícil de hidrolizar. De hecho, la hidrólisis química requiere HCl 6 N a 90oC por varios días para completarse.
El sitio activo de esta enzima posee un átomo de zinc, además de los residuos del GLU270 y la ARG127, que también participan. Aunque se han propuesto varios mecanismos, el más aceptado es el que se muestra abajo y está basado en una combinación de datos cinéticos químicos y cristalográficos. Estos últimos revelan que en el sito activo, una molécula de agua se encuentra coordinada al zinc.
El protón del agua coordinada al zinc es hasta 6 unidades de pH más ácido que las moléculas de agua en la solución (¿cuánto vale el pKa del agua?). De este modo, el GLU270 (en su forma básica) puede fácilmente abstraer dicho protón, lo que facilita el ataque nucleofílico del oxhidrilo resultante sobre el carbono carbonílico. Este último además se encuentra activado por un enlace iónico entre el oxígeno y la ARG127. Como resultado del ataque se forma un intermediario tetrahédrico con el carbonilo hidratado, el cual es estabilizado porque el par de electrones sobre el oxígeno puede acomodarse en la posición 5 de coordinación del Zinc. Ahora el GLU270 hace la función de ácido protonando a la amina, casi inmediatamente hace funciones de base al desprotonar al hidrato y vuelve a perder este protón con la amina. Los productos son liberados y es razonable asumir que la salida del carboxilato recién formado es acompañada de la entrada de otra molécula de agua que restituye la esfera de coordinación del zinc.
En la siguiente animación se puede aprecial el movimiento de los residuos catalíticos en el sitio activo de la carboxypeptidasa, observe el amplio movimiento de la tyrosina, que literalmente constituye una tapa del sitio activo. Esta apa previene la entrada de moléculas de solvente, excepto por la que ya está coordinada al Zn2+. Abserve también el movimeinto del aspartato durante la fomración del estado de transición. Este residuo es importante para polarizar el sito activo y favorecer la formación del Oxianión
Revisar la estructura desitio de unión a Zn2+ en la carboxypeptidasa A (PROTEIN DATA BANK)