Carbamoil fosfato sintetasa , la enciclopedia libre

Carbamoil fosfato sintetasa (amoníaco)
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Número EC 6.3.4.16
Número CAS 37318-69-7
Ortólogos
Especies
Humano Ratón
PubMed (Búsqueda)
[1]


PMC (Búsqueda)
[2]
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Carbamoil fosfato
Dominio de unión a ATP de la subunidad grande de la CPSasa

estructura de la biotina carboxilasa, mutante e288k, en complejo con atp
Identificadores
Símbolo CPSase_L_D2
Pfam PF02786
InterPro IPR005479
PROSITE PDOC00676
SCOP 1bnc
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Dominio de oligomerización de la subunidad grande de la CPSasa

estructura de la carbamoil fosfato sintetasa complejada con el análogo del atp amppnp
Identificadores
Símbolo CPSase_L_D3
Pfam PF02787
InterPro IPR005480
PROSITE PDOC00676
SCOP 1bnc
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Dominio N-terminal de la subunidad grande de la CPSasa

estructura cristalina de la subunidad biotina carboxilasa de la piruvato carboxilasa
Identificadores
Símbolo CPSase_L_chain
Pfam PF00289
InterPro IPR005481
PROSITE PDOC00676
SCOP 1bnc
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Dominio N-terminal de la subunidad pequeña de la CPSasa

inactivación de la actividad amidotransferasa de la carbamoil fosfato sintetasa por el antibiótico acivicina
Identificadores
Símbolo CPSase_sm_chain
Pfam PF00988
InterPro IPR002474
PROSITE PDOC00676
SCOP 1jdb
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La carbamoil fosfato sintetasa cataliza la síntesis dependiente de ATP de carbamoil fosfato a partir de glutamina EC (6.3.5.5 )[1]​ o amoniaco (EC 6.3.4.16) y bicarbonato.[2]​ Esta enzima cataliza la reacción de ATP y bicarbonato para producir carboxifosfato y ADP. El carboxifosfato reacciona con el amoníaco para dar ácido carbámico. A su vez, el ácido carbámico reacciona con un segundo ATP para dar carbamoil fosfato más ADP.

Representa el primer paso comprometido en la biosíntesis de pirimidina y arginina en procariotas y eucariotas, y en el ciclo de la urea en la mayoría de vertebrados terrestres.[3]​ La mayoría de procariotas llevan una forma de CPSasa que participa tanto en la biosíntesis de arginina como de pirimidina, sin embargo ciertas bacterias pueden tener formas separadas.

Existen tres formas diferentes que desempeñan funciones muy distintas:

Mecanismo[editar]

La carbamoil fosfato sintetasa tiene tres pasos principales en su mecanismo y es, en esencia, irreversible.[5]​

  1. El ion bicarbonato se fosforila con ATP para crear carboxilfosfato.
  2. A continuación, el carboxifosfato reacciona con el amoníaco para formar ácido carbámico, liberando fosfato inorgánico.
  3. A continuación, una segunda molécula de ATP fosforila el ácido carbámico, creando carbamoilfosfato.

Se sabe que la actividad de la enzima es inhibida por los tampones Tris y HEPES.[6]​

Estructura[editar]

La carbamoil fosfato sintasa (CPSasa) es una enzima heterodimérica compuesta por una subunidad pequeña y una grande (a excepción de la CPSasa III, que está compuesta por un único polipéptido que puede haber surgido de la fusión génica de los dominios glutaminasa y sintetasa).[3]​[4]​[7]​ La CPSasa tiene tres sitios activos, uno en la subunidad pequeña y dos en la subunidad grande. La subunidad pequeña contiene el sitio de unión de la glutamina y cataliza la hidrólisis de la glutamina a glutamato y amoníaco, que a su vez es utilizado por la cadena grande para sintetizar carbamoil fosfato. La subunidad pequeña tiene una estructura de 3 capas beta/beta/alfa, y se cree que es móvil en la mayoría de las proteínas que la portan. El dominio C-terminal de la subunidad pequeña de la CPSasa tiene actividad glutamina amidotransferasa. La subunidad grande tiene dos dominios carboxifosfato homólogos, ambos con sitios de unión a ATP; sin embargo, el dominio carboxifosfato N-terminal cataliza la fosforilación del biocarbonato, mientras que el dominio C-terminal cataliza la fosforilación del intermedio carbamato.[8]​ El dominio carboxifosfato que se encuentra duplicado en la subunidad grande de la CPSasa también está presente como copia única en las enzimas dependientes de biotina acetil-CoA carboxilasa (ACC), propionil-CoA carboxilasa (PCCasa), piruvato carboxilasa (PC) y urea carboxilasa.

La subunidad grande de la CPSasa bacteriana tiene cuatro dominios estructurales: el dominio carboxifosfato 1, el dominio de oligomerización, el dominio carbamoilfosfato 2 y el dominio alostérico.[9]​ Los heterodímeros de la CPSasa de Escherichia coli contienen dos túneles moleculares: un túnel de amoníaco y un túnel de carbamato. Estos túneles interdominio conectan los tres sitios activos distintos, y funcionan como conductos para el transporte de intermediarios de reacción inestables (amoníaco y carbamato) entre sitios activos sucesivos.[10]​ El mecanismo catalítico de la CPSasa implica la difusión de carbamato a través del interior de la enzima desde el sitio de síntesis dentro del dominio N-terminal de la subunidad grande hasta el sitio de fosforilación dentro del dominio C-terminal.

Referencias[editar]

  1. ↑ «6.3.5.5». ExplorEnz. 
  2. ↑ Simmer JP, Kelly RE, Rinker AG, Scully JL, Evans DR (June 1990). «Mammalian carbamyl phosphate synthetase (CPS). DNA sequence and evolution of the CPS domain of the Syrian hamster multifunctional protein CAD». The Journal of Biological Chemistry 265 (18): 10395-402. PMID 1972379. doi:10.1016/S0021-9258(18)86959-9. 
  3. ↑ a b Holden HM, Thoden JB, Raushel FM (October 1999). «Carbamoyl phosphate synthetase: an amazing biochemical odyssey from substrate to product». Cellular and Molecular Life Sciences 56 (5–6): 507-22. PMID 11212301. S2CID 23446378. doi:10.1007/s000180050448. 
  4. ↑ a b Saha N, Datta S, Kharbuli ZY, Biswas K, Bhattacharjee A (July 2007). «Air-breathing catfish, Clarias batrachus upregulates glutamine synthetase and carbamyl phosphate synthetase III during exposure to high external ammonia». Comparative Biochemistry and Physiology. Part B, Biochemistry & Molecular Biology 147 (3): 520-30. PMID 17451989. doi:10.1016/j.cbpb.2007.03.007. 
  5. ↑ Biochemistry, 3rd edition, J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer
  6. ↑ Lund P, Wiggins D (April 1987). «Inhibition of carbamoyl-phosphate synthase (ammonia) by Tris and Hepes. Effect on Ka for N-acetylglutamate». The Biochemical Journal 243 (1): 273-6. PMC 1147843. PMID 3606575. doi:10.1042/bj2430273. 
  7. ↑ Raushel FM, Thoden JB, Holden HM (June 1999). «The amidotransferase family of enzymes: molecular machines for the production and delivery of ammonia». Biochemistry 38 (25): 7891-9. PMID 10387030. doi:10.1021/bi990871p. 
  8. ↑ Stapleton MA, Javid-Majd F, Harmon MF, Hanks BA, Grahmann JL, Mullins LS, Raushel FM (November 1996). «Role of conserved residues within the carboxy phosphate domain of carbamoyl phosphate synthetase». Biochemistry 35 (45): 14352-61. PMID 8916922. doi:10.1021/bi961183y. 
  9. ↑ Thoden JB, Raushel FM, Benning MM, Rayment I, Holden HM (January 1999). «The structure of carbamoyl phosphate synthetase determined to 2.1 A resolution». Acta Crystallographica. Section D, Biological Crystallography 55 (Pt 1): 8-24. PMID 10089390. doi:10.1107/S0907444998006234. 
  10. ↑ Kim J, Howell S, Huang X, Raushel FM (October 2002). «Structural defects within the carbamate tunnel of carbamoyl phosphate synthetase». Biochemistry 41 (42): 12575-81. PMID 12379099. doi:10.1021/bi020421o. 

Enlaces externos[editar]

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