MECANISMOS DE CATÁLISIS ENZIMÁTICA.
1. LISOZIMA. la lizosima es una hidrolasa que es producida por diversos organismos incluyendo las aves y los mamíferos y que es capáz de degradar los enlaces glucosídicos del polímero de N-acetilglucosamina-N-acetilmurámico, que constituye las paredes celulares de las bacterias gramnegativas. Gracias a ello es un poderoso antibacteriano.
Como otras muchas enzimas extracelulares es monomérica y posee varios puentes disulfuro que la convierten en una proteína bastante estable, gracias a ello, ha sido fácil de purificar y se cuenta con numerosos estudios de su mecanismo de catálisis, su cinética y sus propiedades moleculares.
Las siguientes imágenes muestran la estructura tridimensional de esta proteína resulta mediante análisis de los patrones de difracción de Rayos X de los cristales de esta enzima, la que ha sido estudiada pricipalmente purificada a partir de pollo y de humanos. El modelo de enzima obtenido en presencia del sustrato posee sólo cuatro residuos de N-acetil-quitosa, que en un inhibidor de la enzima. Pero en la imagen, esta molécula fue reconstruída para completar 6 residuos que son los que se sabe interaccionan con la enzima (por estudios de unidón de polímeros de n-acetil-glucosamina de diferentes longitudes). La conformación de los dos residuos añadidos es aproximada y fue calculada usando Modelado mediante Mecánica-Molecualr con el campo de fuerzas OPLS.
Para apreciar lo siguiente presione el botón de modelo esquemático: El bolsillo de unión de esta proteína es una "ranura" que se forma entre dos regiones de la proteína que difícilmente podrían considerarse dominios independientes, pero que claramente forman una especie de con la cubierta semiabierta, en el que el lomo del libro está formado por giros y un par de segmentos beta antiparalelos muy cortos, luego, la cubirta posee hojas beta antiparalelas que interactuan con una pequeña alfa hélice y un largo extremo carboxilo terminal con una estructura no clásica y el bloque de hojas del libro está formado por hélices alfa y giros agrupados en dos motivos hélice vuelta hélice que se abrazan a través del cruce del extremo amino.
La siguiente parte se observa en la vista del "bolsillo de unión". La cavidad en forma de V se encuentra tapizada por una combinación de grupos polares y grupos apolares que complementa las regiones polares y apolares del sustrato, que es un polímero de N-actil-Glucosamina. Aquí es carbono es gris, el oxígeno es rojo y el nitrógeno es azul, por lo que podra reconocer las regiones polares y apolares de la molécula. En el compleo lisozima NAG-6 se observa como la conformación de los residuos de azúcar está altenada, de manera que las cadenas de ácido murámico (que deberían unirse al OH 3 de la azúcar) quedaría viendo hacia afuera de la proteína, es decir, participan poco en la interacción proteína-sustrato.
Lo siguiente se observa mejor si presione sucesivamente los botones vista inicial, sólo sitio activo y residuos catalíticos. El enlace entre el residuo número 4 y el 5 del sustrato se encuentra justo en el centro entre dos resíduos ácidos, el glutámico número 35 y el aspartico número 52 en la enzima del pollo, ó 53 en la lisozima humana. Estos resíduos son respectivamente los residuos catalíticos. El primero posee un pKa superior al pH óptimo de esta proteína (cercano a 5.5) y se encuentra protonado a este pH, el segundo, posee un pKa interior y se encuentra desprotonado. El estado iónico de estos residuos es (como veremos) escencial para la catálisis y por tanto si subímos el pH por encima del pKa del glutámico35 este perderá su protón y la enzima no será activa a ese pH y a la inversa para el aspartico52.
Continuar con la química de la catálisis
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