Aromático L -amino ácido descarboxilase -Aromatic L-amino acid decarboxylase

L aminoácido aromático descarboxilase (DOPA descarboxilase)
Dímero de descarboxilase DOPA 1JS3.png
Diagrama de fita de um dímero de descarboxilase DOPA .
Identificadores
EC nº 4.1.1.28
CAS no. 9042-64-2
Bancos de dados
IntEnz Vista IntEnz
BRENDA Entrada BRENDA
ExPASy NiceZyme view
KEGG Entrada KEGG
MetaCyc via metabólica
PRIAM perfil
Estruturas PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Ontologia Genética AmiGO / QuickGO
DOPA descarboxilase ( L- aminoácido descarboxilase aromático)
Identificadores
Símbolo DDC
Gene NCBI 1644
HGNC 2719
OMIM 107930
RefSeq NM_000790
UniProt P20711
Outros dados
Número CE 4.1.1.28
Locus Chr. 7 p11

A L- aminoácido descarboxilase aromática ( AADC ou AAAD ), também conhecida como DOPA descarboxilase ( DDC ), triptofano descarboxilase e 5-hidroxitriptofano descarboxilase , é uma enzima liase ( EC 4.1.1.28 ).

Mecanismo

A enzima usa fosfato de piridoxal (PLP), a forma ativa da vitamina B 6 , como cofator . PLP é essencial para o mecanismo de descarboxilação em AADC. Na enzima ativa, o PLP está ligado à lisina -303 de AADC como uma base de Schiff . Após a ligação do substrato, o Lys-303 é deslocado pela amina do substrato . Isso posiciona o carboxilato do substrato dentro do sítio ativo de modo que a descarboxilação seja favorecida. A descarboxilação do substrato produz um intermediário quinonoide, que é subsequentemente protonado para produzir um aduto de base de Schiff de PLP e o produto descarboxilado. O Lys-303 pode então regenerar a base Schiff original, liberando o produto enquanto retém o PLP.

Sondando esta descarboxilação catalisada por PLP, descobriu-se que há uma diferença na concentração e na dependência do pH entre os substratos. O DOPA é descarboxilado de forma otimizada em pH 5,7 e uma concentração de PLP de 0,125 mM, enquanto as condições para a descarboxilação 5-HTP ótima foram encontradas em pH 8,3 e PLP 0,3 mM.

Mecanismo de L-aminoácido descarboxilase aromático

Estrutura

A L-aminoácido descarboxilase aromática é ativa como um homodímero . Antes da adição do cofator de fosfato de piridoxal , a apoenzima existe em uma conformação aberta. Após a ligação do cofator, uma grande transformação estrutural ocorre à medida que as subunidades se aproximam e fecham o sítio ativo. Essa mudança conformacional resulta no holoenzimema fechado e ativo.

Em modelos murinos com deficiência de PLP , observou-se que os níveis de dopamina não se desviam significativamente dos espécimes suplementados com PLP; no entanto, a concentração de serotonina no modelo de cérebro deficiente foi significativa. Este efeito variável da deficiência de PLP indica possíveis isoformas de AADC com especificidade de substrato diferencial para DOPA e 5-HTP. Os estudos de diálise também sugerem que a isoforma potencial responsável pela descarboxilação de DOPA tem uma afinidade de ligação maior para PLP do que a descarboxilase de 5-HTP.

Regulamento

A regulamentação AADC, especialmente no que se refere à descarboxilação de L-DOPA, foi estudada extensivamente. AADC tem vários sítios de reconhecimento de proteína quinase A (PKA) e proteína quinase G conservados , com resíduos S220, S336, S359, T320 e S429 todos como potenciais aceitadores de fosfato. Estudos in vitro confirmaram que PKA e PKG podem fosforilar AADC, causando um aumento significativo na atividade. Além disso, foi demonstrado que os antagonistas do receptor de dopamina aumentam a atividade de AADC em modelos de roedores, enquanto a ativação de alguns receptores de dopamina suprime a atividade de AADC. Essa regulação mediada por receptor é bifásica, com uma ativação inicial de curto prazo seguida por ativação de longo prazo. Acredita-se que a ativação de curto prazo prossiga através da ativação da quinase e subsequente fosforilação de AADC, enquanto a sensibilidade da ativação de longo prazo aos inibidores da tradução de proteínas sugere a regulação da transcrição do mRNA .

Reações

AADC catalisa várias reações de descarboxilação diferentes :

No entanto, algumas dessas reações não parecem ter muito ou nenhum significado biológico. Por exemplo, a histamina é biossintetizada estritamente através da enzima histidina descarboxilase em humanos e outros organismos.

Via de biossíntese de serotonina humana

Relevância clinica

Na síntese normal de neurotransmissores dopamina e serotonina (5-HT), AADC não é a etapa limitante da taxa em nenhuma das reações. No entanto, AADC torna-se a etapa limitante da taxa de síntese de dopamina em pacientes tratados com L- DOPA (como na doença de Parkinson ), e a etapa limitadora da taxa de síntese de serotonina em pessoas tratadas com 5-HTP (como na depressão leve ou distimia ). O AADC é inibido pela carbidopa fora da barreira hematoencefálica para inibir a conversão prematura de L- DOPA em dopamina no tratamento do Parkinson .

Em humanos, a AADC também é a enzima limitadora da taxa na formação de vestígios de aminas . A deficiência de L-aminoácido descarboxilase aromática está associada a vários sintomas, como grave atraso no desenvolvimento, crises oculogíricas e disfunção autonômica. O espectro molecular e clínico da deficiência de AAAC é heterogêneo. O primeiro caso de deficiência de AADC foi descrito em irmãos gêmeos em 1990. Os pacientes podem ser tratados com agonistas da dopamina , inibidores da MAO e piridoxina ( vitamina B 6 ). O fenótipo clínico e a resposta ao tratamento são variáveis ​​e o resultado funcional a longo prazo é desconhecido. Para fornecer uma base para melhorar a compreensão da epidemiologia, correlação genótipo-fenótipo e resultado dessas doenças, seu impacto na qualidade de vida dos pacientes, e para avaliar estratégias diagnósticas e terapêuticas, um registro de pacientes foi estabelecido pelo Grupo de Trabalho Internacional não comercial em Distúrbios Relacionados a Neurotransmissores (iNTD).

Estudos imunohistoquímicos revelaram que AADC é expresso em vários tipos de células neuronais , como neurônios serotoninérgicos e catecolaminérgicos . Os neurônios que expressam AADC, mas não são considerados neurônios de células monoaminérgicas clássicas, são denominados células D. As células que são imunorreativas para AADC também foram encontradas no tronco cerebral humano . Estas células incluem células pigmentadas com melanina que são tipicamente designadas como catecolaminérgicas e também podem ser serotonérgicas. A localização significativa de células dopaminérgicas que também são imunorreativas para AADC é relatada na substância negra , área tegmental ventral e formação reticular mesencefálica . Ao contrário de relatórios anteriores em modelos animais, é improvável que as células não-aminérgicas (células D) sejam observadas no cérebro humano.

Genética

O gene que codifica a enzima é conhecido como DDC e está localizado no cromossomo 7 em humanos. É composto por 15 exões que codificam uma proteína de 480 aminoácidos . Polimorfismos de nucleotídeo único e outras variações de genes foram investigados em relação a transtornos neuropsiquiátricos , por exemplo, uma deleção de um par de base em 601 e uma deleção de um par de quatro bases em 722-725 no exon 1 em relação ao transtorno bipolar e autismo . Nenhuma correlação direta entre variação genética e autismo foi encontrada.

Mais de 50 mutações de DDC foram correlacionadas com a deficiência de AADC. Essa condição é mais prevalente na Ásia, provavelmente devido ao efeito fundador.

Foram observados eventos de splicing alternativos e promotores que levam a várias formas da enzima AADC. O uso exclusivo de certos promotores leva à transcrição apenas do primeiro exon para produzir uma isoforma extra-neuronal , e o splicing do exon 3 leva a um produto desprovido de atividade enzimática. Análises via espécimes suínos elucidaram duas isoformas de AADC - resultantes da exclusão do exon 5 e exon 5 e 6 - que carecem de uma porção do domínio descarboxilante.

Veja também

Referências

links externos