Aspartoacilase - Aspartoacylase
| Aspartoacilase | |||||||||
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 Estrutura do dímero de aspartoacilase. Gerado a partir de 2I3C.
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| Identificadores | |||||||||
| EC nº | 3.5.1.15 | ||||||||
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| IntEnz | Vista IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrada BRENDA | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | Entrada KEGG | ||||||||
| MetaCyc | via metabólica | ||||||||
| PRIAM | perfil | ||||||||
| Estruturas PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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A aspartoacilase é uma enzima hidrolase ( EC 3.5.1.15 , aminoacilase II , N-acetilaspartato amidohidrolase , acetil-aspártico desaminase , acilase II , ASPA ) que em humanos é codificada pelo gene ASPA . O ASPA é responsável por catalisar a desacilação do N -acetil-l-aspartato ( N-acetilaspartato) em aspartato e acetato . É uma hidrolase dependente de zinco que promove a desprotonação da água para uso como nucleófilo em um mecanismo análogo a muitas outras hidrolases dependentes de zinco. É mais comumente encontrado no cérebro , onde controla os níveis de N-actetil-l-aspartato. As mutações que resultam na perda da atividade da aspartoacilase estão associadas à doença de Canavan , uma doença neurodegenerativa autossômica recessiva rara .
Estrutura
A aspartoacilase é um dímero de dois monômeros idênticos de 313 aminoácidos e usa um cofator de zinco em cada um. Existem dois domínios distintos em cada monômero: o domínio N-terminal dos resíduos 1-212 e o domínio C-terminal dos resíduos 213-313. O domínio N-terminal da aspartoacilase é semelhante ao das hidrolases dependentes de zinco, como a carboxipeptidaseA . No entanto, as carboxipeptidases não têm algo semelhante ao domínio C. Na carboxipeptidase A, o sítio ativo é acessível a grandes substratos, como o resíduo C-terminal volumoso dos polipeptídeos , enquanto o domínio C estereoquimicamente impede o acesso ao sítio ativo na aspartoacilase. Em vez disso, o domínio N e o domínio C da aspartoacilase formam um canal estreito e profundo que leva ao sítio ativo.
O cofator de zinco é encontrado no sítio ativo e é mantido por Glu-24, His-21 e His 116. O substrato é mantido no lugar por Arg-63, Asn-70, Arg-71, Tyr-164, Arg- 168 e Tyr-288. O cofator de zinco é usado para diminuir o pKa de uma água ligada de modo que um ataque ao N-acetil-L-aspartato possa ocorrer e para estabilizar o intermediário tetraédrico resultante junto com Arg-63 e Glu-178.
Mecanismo
Existem dois tipos de mecanismos possíveis para hidrolases dependentes de zinco, dependendo de qual é o nucleófilo . O primeiro usa água desprotonada e o segundo ataca com um aspartato ou glutamato formando primeiro um anidrido . A aspartoacilase segue o mecanismo da água desprotonada. O zinco reduz o pKa de uma molécula de água ligada e a reação prossegue por meio de um ataque ao N-acetil-l-aspartato quando a molécula de água é desprotonada por Glu-178. Isso leva a um intermediário tetraédrico que é estabilizado pelo zinco, Arg-63 e Glu-178. Finalmente, o carbonil é então reformado, a ligação com o nitrogênio é quebrada e o nitrogênio é protonado pelo próton tomado pelo Glu-178, tudo em uma etapa combinada.
Função biológica
A aspartoacilase é usada para metabolizar o N-acetil-L-aspartato catalisando sua desacilação. A aspartoacilase impede o acúmulo de N-acetil-L-aspartato no cérebro. Acredita-se que o controle dos níveis de N-acetil-L-aspartato seja essencial para o desenvolvimento e manutenção da substância branca . Não se sabe por que tanto N-acetil-L-aspartato é produzido no cérebro nem qual é sua função primária. No entanto, uma hipótese é que é potencialmente usado como um reservatório químico que pode ser aproveitado para o acetato para a síntese de acetil-CoA ou aspartato para a síntese de glutamato . Dessa forma, o N-acetil-L-aspartato pode ser usado para transportar essas moléculas precursoras e a aspartoacilase é usada para liberá-las. Por exemplo, o N-acetil-L-aspartato produzido em neurônios pode ser transportado para os oligodendrócitos e o acetato liberado pode ser usado para a síntese de mielina . Outra hipótese é que o N-acetil-L-aspartato é um osmólito essencial que atua como uma bomba de água molecular que ajuda a manter um equilíbrio adequado de fluidos no cérebro.
Relevância da doença
Mutações que levam à perda da atividade da aspartoacilase foram identificadas como a causa da doença de Canavan . A doença de Canavan é uma doença autossômica recessiva rara que causa degeneração esponjosa da substância branca no cérebro e retardo psicomotor grave, geralmente levando à morte em uma idade jovem. A perda da atividade da aspartoacilase leva ao acúmulo de N-acetil-L-aspartato no cérebro e a um aumento da concentração na urina em até 60 vezes os níveis normais. Embora o mecanismo exato de como a perda da atividade da aspartoacilase leva à doença de Canavan não seja totalmente compreendido, existem duas explicações primárias concorrentes. A primeira é que leva à síntese de mielina defeituosa devido a uma deficiência de acetil-CoA derivada do produto acetato. Outra explicação é que os níveis elevados de N-acetil-l-aspartato interferem no mecanismo osmorregulador normal do cérebro , levando ao desequilíbrio osmótico.
Há mais de 70 mutações relatadas dessa enzima, mas as mais comuns são as substituições de aminoácidos E285A e A305E. E285A reduz a atividade da aspartoacilase até 0,3% de sua função normal e é encontrado em 98% dos casos com ascendência judaica Ashkenazi . A mutação A305E é encontrada em cerca de 40% dos pacientes não judeus e reduz a atividade para cerca de 10%. Destas duas mutações, uma estrutura cristalina do mutante E285A foi tomada, mostrando que a perda da ligação de hidrogênio do glutamato leva a uma mudança conformacional que distorce o sítio ativo e altera a ligação do substrato, levando a uma atividade catalítica muito menor.
Referências
links externos
- aspartoacilase nos cabeçalhos de assuntos médicos da Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA (MeSH)
- Visão geral de todas as informações estruturais disponíveis no PDB para UniProt : P45381 (Aspartoacilase) no PDBe-KB .
