Urato oxidase - Urate oxidase

A enzima urato oxidase ( UO ), uricase ou urato hidroxilase independente de fator , ausente em humanos, catalisa a oxidação do ácido úrico em 5-hidroxiisourato :

Ácido úrico + O ₂ + H ₂ O → 5-hidroxiisourato + H ₂ O ₂

5-hidroxiisourato + H ₂ O ₂ → alantoína + CO ₂

Ácido úrico

5-hidroxiisourato

Alantoína

Estrutura

A urato oxidase está localizada principalmente no fígado, onde forma um grande núcleo paracristalino denso de elétrons em muitos peroxissomos . A enzima existe como um tetrâmero de subunidades idênticas, cada uma contendo um possível local de ligação ao cobre tipo 2.

A urato oxidase é uma enzima homotetramérica contendo quatro sítios ativos idênticos situados nas interfaces entre suas quatro subunidades. O UO de A. flavus é composto por 301 resíduos e tem um peso molecular de 33438 daltons . É único entre as oxidases por não exigir um átomo de metal ou um cofator orgânico para a catálise . A análise de sequência de vários organismos determinou que existem 24 aminoácidos que são conservados e, destes, 15 estão envolvidos com o sítio ativo.

Mecanismo de reação

A urato oxidase é a primeira de uma via de três enzimas para converter o ácido úrico em S - (+) - alantoína. Após o ácido úrico ser convertido em 5-hidroxiisourato por urato oxidase, 5-hidroxiisourato (HIU) é convertido em 2-oxo-4-hidroxi-4-carboxi-5-ureidoimidazolina (OHCU) por HIU hidrolase e, em seguida, em S- ( +) - alantoína por 2-oxo-4-hidroxi-4-carboxi-5-ureidoimidazolina descarboxilase (OHCU descarboxilase). Sem HIU hidrolase e OHCU descarboxilase, HIU se decomporá espontaneamente em alantoína racêmica .

Dentro do sítio ativo da urato oxidase, há um sítio catalítico que mantém o ácido úrico e seus análogos na mesma orientação e um sítio catalítico comum onde oxigênio, água e peróxido de hidrogênio são acionados sequencialmente. Este mecanismo é semelhante ao da catalase , que reverte o peróxido de hidrogênio em oxigênio e também conduz o peróxido de hidrogênio e a água sequencialmente através do sítio catalítico comum. A cristalografia de raios-X mostrou que o ácido úrico primeiro se liga ao sítio ativo como um monoanião e, em seguida, é desprotonado em um dianião. O dianião é estabilizado por Arg 176 e Gln 228 da enzima. O oxigênio subsequentemente aceitará um par de elétrons do dianião de ácido úrico e será convertido em peróxido de hidrogênio, que é substituído por água que realiza um ataque nucleofílico no intermediário para produzir 5-hidroxiisourato.

A urato oxidase é inibida tanto por íons cianeto quanto por cloreto . Isso ocorre por causa das interações ânion-π entre o inibidor e o substrato de ácido úrico.

Significado da ausência em humanos

A urato oxidase é encontrada em quase todos os organismos, de bactérias a mamíferos , mas é inativa em humanos e vários outros grandes macacos, tendo sido perdida na evolução dos primatas . Isso significa que, em vez de produzir alantoína como produto final da oxidação das purinas , a via termina com o ácido úrico. Isso faz com que os humanos tenham níveis muito mais elevados e variáveis ​​de urato no sangue do que a maioria dos outros mamíferos.

Geneticamente, a perda da função da urato oxidase em humanos foi causada por duas mutações sem sentido nos códons 33 e 187 e um local de splice aberrante.

Foi proposto que a perda da expressão do gene da urato oxidase tem sido vantajosa para os hominídeos , uma vez que o ácido úrico é um poderoso antioxidante e eliminador de oxigênio singlete e radicais . Sua presença fornece ao corpo proteção contra danos oxidativos , prolongando assim a vida e diminuindo as taxas de câncer específicas para a idade.

No entanto, o ácido úrico desempenha um papel fisiológico complexo em vários processos, incluindo inflamação e sinalização de perigo, e as dietas modernas ricas em purinas podem levar à hiperuricemia , que está ligada a muitas doenças, incluindo um risco aumentado de desenvolver gota .

Relevância da doença

A urato oxidase é formulada como uma proteína ( rasburicase ) para o tratamento da hiperuricemia aguda em pacientes recebendo quimioterapia . Uma forma PEGuilada de urato oxidase, pegloticase , foi aprovada pela FDA em 2010 para o tratamento de gota crônica em pacientes adultos refratários à "terapia convencional".

Crianças com linfoma não Hodgkin (NHL), especificamente com linfoma de Burkitt e leucemia linfoblástica aguda de células B (LLA-B), muitas vezes experimentam a síndrome de lise tumoral (TLS), que ocorre quando a quebra de células tumorais pela quimioterapia libera ácido úrico e causa a formação de cristais de ácido úrico nos túbulos renais e dutos coletores . Isso pode levar à insuficiência renal e até à morte. Estudos sugerem que pacientes com alto risco de desenvolver SLT podem se beneficiar da administração de urato oxidase. No entanto, os humanos não possuem a enzima HIU hidroxilase subsequente no caminho para degradar o ácido úrico em alantoína, portanto, a terapia de urato oxidase de longo prazo pode ter efeitos prejudiciais devido aos efeitos tóxicos do HIU.

Níveis mais elevados de ácido úrico também foram associados à epilepsia . No entanto, foi descoberto em modelos de camundongos que interromper a urato oxidase na verdade diminui a excitabilidade do cérebro e a suscetibilidade a convulsões.

A doença do enxerto contra o hospedeiro (GVHD) é frequentemente um efeito colateral do transplante de células-tronco hematopoiéticas alogênicas (HSCT), conduzido por células T do doador que destroem o tecido do hospedeiro. O ácido úrico demonstrou aumentar a resposta das células T, portanto, os ensaios clínicos mostraram que a urato oxidase pode ser administrada para diminuir os níveis de ácido úrico no paciente e, subsequentemente, diminuir a probabilidade de GVHD.

Em leguminosas

O UO também é uma enzima essencial na via do ureídeo, onde a fixação de nitrogênio ocorre nos nódulos das raízes das leguminosas . O nitrogênio fixado é convertido em metabólitos que são transportados das raízes por toda a planta para fornecer o nitrogênio necessário para a biossíntese de aminoácidos .

Nas leguminosas, são encontradas 2 formas de uricase: nas raízes, a forma tetramérica; e, nas células não infectadas dos nódulos radiculares, uma forma monomérica, que desempenha um papel importante na fixação de nitrogênio.

Veja também

• 2-oxo-4-hidroxi-4-carboxi-5-ureidoimidazolina descarboxilase

Referências