Glutationa sintetase - Glutathione synthetase

Glutationa sintetase
Glutationa sintetase 1M0W.png
Estrutura da glutationa sintetase na levedura . Gerado a partir de 1M0W.
Identificadores
Símbolo GSS
Gene NCBI 2937
HGNC 4624
OMIM 601002
RefSeq NM_000178
UniProt P48637
Outros dados
Número CE 6.3.2.3
Locus Chr. 20 q11.2
Glutationa sintase eucariótica
PDB 2hgs EBI.jpg
Glutationa sintetase humana
Identificadores
Símbolo GSH_synthase
Pfam PF03199
Clã Pfam CL0483
InterPro IPR004887
SCOP2 2hgs / SCOPe / SUPFAM
glutationa sintase
2hgs.jpg
dímero de glutationa sintetase, humano
Identificadores
EC nº 6.3.2.3
CAS no. 9023-62-5
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
Glutationa sintase eucariótica, domínio de ligação de ATP
PDB 2hgs EBI.jpg
Glutationa sintetase humana
Identificadores
Símbolo GSH_synth_ATP
Pfam PF03917
InterPro IPR005615
SCOP2 1m0t / SCOPe / SUPFAM
Glutationa sintetase procariótica, domínio N-terminal
PDB 1gsh EBI.jpg
Estrutura da escherichia coli glutationa sintetase com pH 7,5
Identificadores
Símbolo GSH-S_N
Pfam PF02951
InterPro IPR004215
SCOP2 1glv / SCOPe / SUPFAM
Glutationa sintetase procariótica, domínio ATP-grasp
PDB 1gsh EBI.jpg
Estrutura da escherichia coli glutationa sintetase com pH 7,5
Identificadores
Símbolo GSH-S_ATP
Pfam PF02955
Clã Pfam CL0179
InterPro IPR004218
SCOP2 1glv / SCOPe / SUPFAM

A glutationa sintetase ( GSS ) (EC 6.3.2.3) é a segunda enzima na via de biossíntese da glutationa (GSH). Ele catalisa a condensação de gama-glutamilcisteína e glicina , para formar a glutationa. A glutationa sintetase também é um antioxidante potente. Pode ser encontrada em muitas espécies, incluindo bactérias, leveduras, mamíferos e plantas.

Em humanos, os defeitos na GSS são herdados de forma autossômica recessiva e são a causa de acidose metabólica grave , 5-oxoprolinúria , aumento da taxa de hemólise e função defeituosa do sistema nervoso central . Deficiências em GSS podem causar um espectro de sintomas deletérios em plantas e seres humanos.

Em eucariotos , esta é uma enzima homodimérica . O domínio de ligação ao substrato tem uma estrutura alfa / beta / alfa de três camadas . Esta enzima utiliza e estabiliza um acylphosphate intermédia para realizar mais tarde um favorável ataque nucleofílico de glicina .

Estrutura

A glutationa sintetases humana e de levedura são homodímeros , o que significa que são compostas por duas subunidades idênticas de si mesmas não covalentemente ligadas uma à outra. Por outro lado, a glutationa sintetase de E. coli é um homotetrâmero . No entanto, eles fazem parte da superfamília ATP- grasp , que consiste em 21 enzimas que contêm uma dobra ATP-grasp. Cada subunidade interage entre si por meio de interações de ligações de hidrogênio em hélice alfa e folha beta e contém dois domínios. Um domínio facilita o mecanismo de apreensão de ATP e o outro é o sítio ativo catalítico para γ-glutamilcisteína . A dobra de aperto de ATP é conservada dentro da superfamília de aperto de ATP e é caracterizada por duas hélices alfa e folhas beta que prendem a molécula de ATP entre elas. O domínio que contém o sítio ativo exibe propriedades interessantes de especificidade. Em contraste com a γ-glutamilcisteína sintetase, a glutationa sintetase aceita uma grande variedade de análogos modificados com glutamil de γ-glutamilcisteína, mas é muito mais específica para análogos modificados com cisteína de γ-glutamilcisteína. Estruturas cristalinas têm mostrado glutationa sintetase ligada a GSH, ADP, dois íons magnésio e um íon sulfato. Dois íons de magnésio funcionam para estabilizar o intermediário acilfosfato, facilitar a ligação do ATP e ativar a remoção do grupo fosfato do ATP. O íon sulfato serve como um substituto para o fosfato inorgânico, uma vez que o intermediário acilfosfato é formado dentro do sítio ativo.

Resíduos de chave que interagem com o ATP próximo ao local ativo. Os íons de magnésio são mostrados em preto. Gerado a partir de 2HGS.

No final de 2007, 7 estruturas foram resolvidas para esta classe de enzimas, com códigos de acesso PDB 1GLV , 1GSA , 1GSH , 1M0T , 1M0W , 2GLT e 2HGS .

Mecanismo

A glutationa sintase catalisa a reação química

ATP + gama-L-glutamil-L-cisteína + glicina ADP + fosfato + glutationa

Os 3 substratos desta enzima são ATP , gama-L-glutamil-L-cisteína e glicina , enquanto seus 3 produtos são ADP , fosfato e glutationa .

Esta enzima pertence à família das ligases , especificamente aquelas que formam ligações carbono-nitrogênio como ligases ácido-D-aminoácido (peptídeo sintases). O nome sistemático desta classe de enzimas é gama-L-glutamil-L-cisteína: glicina ligase (formadora de ADP) . Outros nomes de uso comum incluem glutationa sintetase e GSH sintetase . Esta enzima participa do metabolismo do glutamato e do metabolismo da glutationa . Pelo menos um composto, o Fosfinato , é conhecido por inibir esta enzima .

Os mecanismos biossintéticos das sintetases usam energia dos trifosfatos de nucleosídeos , enquanto as sintases não. A glutationa sintetase se mantém fiel a essa regra, pois usa a energia gerada pelo ATP. Inicialmente, o grupo carboxilato em γ-glutamilcisteína é convertido em um fosfato de acila pela transferência de um grupo fosfato inorgânico de ATP para gerar um intermediário de fosfato de acila. Em seguida, o grupo amino da glicina participa de um ataque nucleofílico, deslocando o grupo fosfato e formando GSH. Depois que o produto GSH final é feito, ele pode ser usado pela glutationa peroxidase para neutralizar espécies reativas de oxigênio (ROS), como H 2 O 2 ou Glutationa S-transferases na desintoxicação de xenobióticos .

Mecanismo de reação para a biossíntese de GSH. As cadeias laterais de glutamato e cisteína são mostradas em vermelho e verde, respectivamente.

Função

A glutationa sintetase é importante para uma variedade de funções biológicas em vários organismos. Em Arabidopsis thaliana , baixos níveis de glutationa sintetase resultaram em maior vulnerabilidade a estressores, como metais pesados , produtos químicos orgânicos tóxicos e estresse oxidativo . A presença de um grupo funcional tiol permite que seu produto GSH atue como um agente oxidante e redutor eficaz em vários cenários biológicos. Os tióis podem aceitar facilmente um par de elétrons e se tornarem oxidados em dissulfetos , e os dissulfetos podem ser facilmente reduzidos para regenerar tióis. Além disso, a cadeia lateral do tiol das cisteínas serve como nucleófilos potentes e reagem com oxidantes e espécies eletrofílicas que, de outra forma, causariam danos à célula. As interações com certos metais também estabilizam os intermediários tiolato.

Em humanos, a glutationa sintetase funciona de maneira semelhante. Seu produto GSH participa de vias celulares envolvidas na homeostase e manutenção celular. Por exemplo, as glutationas peroxidases catalisam a oxidação de GSH a dissulfeto de glutationa (GSSG), reduzindo os radicais livres e espécies reativas de oxigênio, como o peróxido de hidrogênio. A glutationa S-transferase usa GSH para limpar vários metabólitos, xenobióticos e eletrófilos em mercapturatos para excreção. Devido ao seu papel antioxidante, o GSS produz principalmente GSH dentro do citoplasma das células do fígado e é importado para as mitocôndrias, onde ocorre a desintoxicação. GSH também é essencial para a ativação do sistema imunológico para gerar mecanismos de defesa robustos contra patógenos invasores. GSH é capaz de prevenir a infecção do vírus influenza.

A glutationa (GSH) é sintetizada no citoplasma das células do fígado e importada para a mitocôndria, onde funciona como cofator para várias enzimas antioxidantes e desintoxicantes.

Significado clínico

Pacientes com mutações no gene GSS desenvolvem deficiência de glutationa sintetase (GSS) , um distúrbio autossômico recessivo. Os pacientes desenvolvem uma ampla gama de sintomas, dependendo da gravidade das mutações. Os pacientes levemente afetados apresentam uma anemia hemolítica compensada porque as mutações afetam a estabilidade da enzima. Indivíduos afetados moderada e gravemente têm enzimas com sítios catalíticos disfuncionais, tornando-os incapazes de participar das reações de desintoxicação. Os sintomas fisiológicos incluem acidose metabólica , defeitos neurológicos e maior suscetibilidade a infecções patogênicas.

O tratamento de indivíduos com deficiência de glutationa sintetase geralmente envolve tratamentos terapêuticos para tratar sintomas e condições leves a graves. A fim de tratar a acidose metabólica , pacientes gravemente afectados são dadas grandes quantidades de bicarbonato e antioxidantes , tais como vitamina E e vitamina C . Em casos leves, o ascorbato e a N- acetilcisteína aumentam os níveis de glutationa e a produção de eritrócitos . É importante observar que, como a deficiência de glutationa sintetase é tão rara, ela é mal compreendida. A doença também aparece em um espectro, por isso é ainda mais difícil de generalizar entre os poucos casos que ocorrem.

Veja também

Referências

  • Law MY, Halliwell B (1986). "Purificação e propriedades da glutationa sintetase das folhas (Spinacia oleracea)". Plant Sci . 43 (3): 185–191. doi : 10.1016 / 0168-9452 (86) 90016-6 .
  • Macnicol PK (1987). "Homoglutationa e glutationa sintetases de mudas de leguminosas - purificação parcial e especificidade de substrato". Plant Sci . 53 (3): 229–235. doi : 10.1016 / 0168-9452 (87) 90159-2 .

links externos