| Fumarato hidratase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Número EC | 4.2.1.2 | ||||||||
| Número CAS | 9032-88-6 | ||||||||
| Bases de datos | |||||||||
| IntEnz | vista de IntEnz | ||||||||
| BRENDA | entrada de BRENDA | ||||||||
| ExPASy | vista de NiceZyme | ||||||||
| KEGG | entrada de KEGG | ||||||||
| MetaCyc | vía metabólica | ||||||||
| PRIAM | perfil | ||||||||
| EstruturasPDB | RCSB PDBPDBePDBjPDBsum | ||||||||
| Gene Ontology | AmiGO /EGO | ||||||||
| |||||||||
| Fumarase | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||||
| Símbolo | Fumarase | ||||||||||
| Pfam | PF05681 | ||||||||||
| InterPro | IPR004646 | ||||||||||
| |||||||||||
Fumarato hidratase | |
| Identificadores | |
| Símbolo | FH |
| Entrez | 2271 |
| HUGO | 3700 |
| OMIM | |
| RefSeq | NM_000143 |
| UniProt | P07954 |
| Outros datos | |
| Número EC | 4.2.1.2 |
| Locus | Cr. 1q42.1 |
Afumarase oufumarato hidratase é unencima quecataliza ahidratación/deshidratación reversible dofumarato para darmalato. A fumarase aparece en dúas formas ouisoencimas:mitocondrial ecitosólica. O isoencima mitocondrial intervén nociclo de Krebs, e o isoencima citosólico está implicado nometabolismo deaminoácidos e do fumarato. A localización subcelular está establecida pola presenza no encima dunhasecuencia sinal no extremoamino terminal na forma mitocondrial, mentres que esa secuencia está ausente na forma citosólica.[1]
O encima participa nociclo do ácido cítrico normal (oxidativo), pero tamén nociclo do ácido cítrico redutivo (fixación de CO2 en certasbacterias, na cal o ciclo vai no seu sentido inverso, é dicir, no sentido redutivo en vez de no oxidativo). As mutacións noxene deste encima foron asociadas co desenvolvemento de leiofibromiomas napel eútero en combinación concarcinoma de célula renal.
Este encima pertence á familia dasliases, especificamente ao subgrupo das hidro-liases, que rompen enlaces carbono-oxíxeno. O nome sistemático desta clase de encimas é(S)-malato hidro-liase (formadora de fumarato). Outros nomes comúns son:
A figura 2 mostra o mecanismo de reacción da fumarase. Dous grupos ácido-básicos catalizan a transferencia de protóns, e o estado de ionización destes grupos pode describirse en parte polas dúas formas que pode presentar o encima E1 e E2. Na E1, os grupos están nun estado A-H/B: neutralizado internamente, mentres que na E2, aparecen en estadozwitteriónico A-/BH+. A forma E1 únese ao fumarato e facilita a súa transformación en malato, e a E2 únese ao malato e facilita a súa transformación en fumarato. As dúas formas deben sufririsomerización con cada ciclo catalítico.[2]
Malia a súa importancia biolóxica, o mecanismo de reacción da fumarase non se comprende totalmente. A reacción pode ser monitorizada en ambas as direccións; pero, é a formación de fumarato a partir de S-malato a que se coñece peor debido ao elevado valor dapKa do átomo HR (Fig. 1) que se retira da molécula sen a axuda de ningúncofactor oucoencima. Polo contrario, a reacción desde o fumarato ao L-malato coñécese mellor, e implica unha hidrataciónestereospecífica do fumarato para producir S-malato por trans-adición dun grupohidroxilo e un átomo de hidróxeno por medio dunha trans-adición 1,4 do grupo hidroxilo. As primeiras investigacións sobre esta reacción suxerían que a formación do fumarato a partir de S-malato implicaba a deshidratación do malato para formar un intermediariocarbocatiónico, o cal despois perdía o protón alfa para formar fumarato. Isto levou á conclusión de que na formación do S-malato a partir de fumarato poreliminación E1, aprotonación do fumarato e formación docarbocatión ía seguida pola adición dun grupo hidroxilo procedente dunha molécula de H2O. Porén, os ensaios máis recentes proporcionaron probas de que o mecanismo realmente ten lugar por medio dunha eliminación catalizada por ácido-base por medio dun intermediatocarbaniónico poreliminación E1cB (Figura 2).[2][3][4]
A función da fumarase nociclo do ácido cítrico é facilitar un paso de transición na produción de enerxía en forma docoencimaNADH.[5] Nocitosol o encima funciona metabolizando o fumarato, que é un subproduto dociclo da urea e do catabolismo de certosaminoácidos.[6]
Ositio de unión do fumarato é o sitio catalítico ou sitio A (centro activo). O sitio catalítico A está composto por residuos de aminoácidos pertencentes a tres das catro subunidades do encimatetramérico. Dous residuos catalíticos ácido-básicos potenciais da reacción son aHis188 e aLys324.[2][3][4]
Hai dúas clases de fumarases.[7] As clasificacións dependen do arranxo da súa subunidade relativa, os seus requirimentos de ións metálicos, e a súa estabilidade térmica. Clasifícanse en fumarases de clase I e de clase II. As fumarase de clase I poden cambiar de estado ou quedar inactivas cando están sometidas a calor ou radiación, son sensibles ao aniónsuperóxido, son dependentes do Fe2+, e son proteínas diméricas que constan de arredor de 120kD. As fumarases de clase II, que se encontran tanto enprocariotas coma eneucariotas, son encimas tetraméricos de 200.000 D que conteñen tres segmentos distintos con secuencias de aminoácidos significativamente homólogas. Son tamén dependentes do ferro e termoestables. Os procariotas teñen tres formas de fumarase, chamadas fumarase A, B e C. A fumarase C é unha fumarase de clase II, mentres que as fumarases A e B deEscherichia coli son da clase I.[6]
A perda de funcionalidade da fumarase pode producir unha doenza chamadadeficiencia en fumarase, que se caracteriza na etapa fetal pola aparición depolihidramnios (exceso de fluído amniótico) e anormalidades cerebrais fetais. Nos neonatos obsérvanse anormalidades neurolóxicas graves, mala alimentación, atraso no crecemento, ehipotonía. Nun meniño sospéitase que ten deficienia en fumarase se presenta moitas anormalidades neurolóxicas graves con ausencia de crises metabólicas agudas. A inactividade de ambas as formas de fumarase, mitocondrial e citosólica, é a causa potencial dos síntomas. Un incremento da concentración deácido fumárico nosácidos orgánicos daurina indica unha probable deficiencia de fumarase. Disponse actualmente de probas xenéticas moleculares para a deficiencia en fumarase.[7]
A fumarase aparece tanto nos tecidos fetais coma nos adultos. Unha grande porcentaxe do encima exprésase napel,paratiroide,linfa, ecolon. A mutacións na produción e desenvolvemento da fumarase levaron ao descubrimento de varias doenzas relacionadas coa fumarase en humanos. Entre elas están tumoresmesenquimais benignos do útero,leiomiomatose ecarcinoma de célula renal, ademais dadeficiencia de fumarase. As mutacións xerminais no xene da fumarase están asociadas con dúas condicións posibles. Se o encima ten unhamutación sen sentido edelecións en pauta desde oextremo 3', preséntase deficiencia de fumarase. Se contén unha mutación sen sentido 5'heterocigótica e delecións (que poden ir desde só unpar de bases ata o xene completo), entón poden orixinarse a leiomiomatose, o carcinoma de célula renal/síndrome de Reed (leiomiomatose múltiple cutánea e uterina).[6][7]
O xene FH deste encima está localizado na posición 1q42.3-q43 docromosoma 1 humano. Este xene contén 10exóns.
As estruturas cristalinas da fumarase C deEscherichia coli teñen dous sitios de unión para dicarboxilatos ocupados. Estes sitios coñécense como ocentro activo e o sitio B. Obtívose unha estrutura cristalina denominada "libre" na que o centro activo e o sitio B non estaban ocupados por unligando unido, na cal se demostra que hai conservación dunha molécula de auga no centro activo coa similar orientación que noutras estruturas cristalinas de fumarases C. A investigación cristalográfica no sitio B do encima observou que hai un cambio nacadea lateral daHis129. Esta información suxire que a auga é un compoñente permanente do centro activo. Tamén indica que unha conversiónimidazol-imidazolio nahistidina controla o acceso ao sitioalostérico B.[8]
