Transferasi che hanno come coenzima FOSFOPANTOTEINA E COENZIMA A (derivati dalla VITAMINA B3 )

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1 Transferasi che hanno come coenzima FSFPANTTEINA E ENZIMA A (derivati dalla VITAMINA B3 ) Altre transferasi hanno come oe: Vitamina B3 (sintetizzata in vegetali e molti procarioti anche ospiti dell intestino crasso di molti vertebrati). Queste cellule usano come base di partenza la valina e l acido aspartico. H NH 2 H H 3 H 3 NH 2 H Acido aspartico valina Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 1

2 Sintesi della Vit. B3 La valina è sottoposta ad un processo di transdesaminazione si ha uscita di NH 3 e sostituzione con H diventa α-chetoacido. H 3 H 3 H 3 NH 2 H H 3 H 3 H + NH 2 -enzima H 3 NH + H enzima Valina ac. α cheto β-metil butirrico base di Schiff Un secondo enzima riconosce questo substrato, ha nel sito attivo un residuo di lisina che può dare attacco nucleofilo sul = dell α-chetoacido. A reazione ultimata si ottiene il substrato legato all E con liberazione virtuale di H 2. Il composto è una Base di Schiff. Altri R aa presenti nel sito attivo protonano l N. Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 2

3 Sintesi della Vit. B3 Si scatena così la trasposizione del doppio legame nel substrato con dissociazione dal β di 1 H +. Il ritorno alla forma di risonanza precedente (eq.tra le forme di risonanza) rende il β carbanionico ed in grado di accettare certi gruppi (uno di questi è l idrossimetile + H 2 H) H 3 H H 3 H H 3 H H 3 H 3 H N+ enzima H + H 3 H 3 H N enzima H 3 H 3 H N+ enzima + H 2 H Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 3

4 Sintesi della vit B3 Poi avremo deprotonazione dell N della base di Schiff. Idrolisi del doppio legame alla fine il prodotto sarà il derivato precedente che si è accresciuto del gruppo H 2 H. Il α è ridotto a gruppo alcolico secondario da una oxred. NAD dipendente). PRDTT FINALE che esce dal sito attivo dell enzima: α,γ diossi- βdimetil butirrico o AID PANTI H H H H H 3 H 3 H 3 H 3 H 2 H H 2 H AID PANTI Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 4

5 Sintesi della Vit. B3 2) L acido aspartico, attraverso un E liasico viene solo decarbossilato sulla posizione 1. Questa decarbossilazione lo trasforma in una struttura con un in meno, è un aa ma non α-aa: è un β-aa β ALANINA. H H 2 H 2 H 2 H H H 2 H 2 H 3 NH 2 NH 2 ac.aspartico β-alanina Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 5

6 Sintesi della Vit. B3 SINTESI vit B 3. Ultima tappa: unione di acido pantoico e β-alanina. La reazione è promossa da un Manganese-Enzima. Il Mn lega con legame dativo l del carbossile poi il legame da dativo a covalente (il Mn aumenta il suo numero di covalenza). Si ha una sottrazione di H ed il carbocatione che resta subisce l attacco nucleofilo dell NH 2 della β-alanina. vitamina B 3. acido pantoico H H 3 H 2 H H H 3 H Mn- Enzima H H 3 + H 2 H Prof. G. Gilardi - Biological hemistry H H 3 H H 2 N H 2 + H 2 H β-alanina 6

7 Vitamina B3: acido pantotenico H H 3 H 2 H H 3 NH H 2 H 2 H A. PANTTENI o vit B 3 E la molecola base con cui tutte le cellule costruiscono i oe per le transferasi B 3 dipendenti. Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 7

8 Vit B3: Formazione del coenzima La prima trasformazione è rappresentata dalla marcatura per fosforilazione, transferasi cinasica, che destabilizza con il metallo di transizione l ultimo legame di ATP Si forma fosfato catione che dà attacco elettrofilo nell ossidrile. ATP ADP + P i AID FSFPANTTENI PH H 3 H 2 H H 3 NH H 2 H 2 H Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 8

9 Vit B3: Formazione del coenzima. FSFPANTTEINA La seconda trasformazione riguarda il terminale carbossilico. (ISTEINA) Intervengono 2 metalloproteine distinte 1) ospita nel sito attivo il terminale carbossilico e l aa cisteina. Il metallo di transizionesi lega all dell H virtuale sottrazione di H 2 il carbossilecatione può ricevere attacco nucleofilo dall NH 2 della cisteina (virtuale saturazione di H 2 ) H P H H 3 H 2 H H H 3 NH H 2 H 2 H + H 2 N H H H 2 SH H H P H H 3 H 2 H H 3 NH H 2 H 2 NH H H H 2 SH FSFPANTTENILISTEINA Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 9

10 Vit B3: Formazione del coenzima. FSFPANTTEINA 2) il secondo enzima riconosce ed accoglie il terminale cisteinico il Me riconosce l del carbossile (legato col doppio legame al ) Interazione prima dativa poi covalente, sottrazione del carbossile come catione. FSFPANTTEINA La cisteina diventa cisteamina La fosfopantoteina può già essere molecola oenzimatica. H H P H 3 H NH H 2 H 2 NH H H 2 SH H 2 H H 3 Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 10

11 Enzimi a fosfopantoteina L enzima accettore ha nel sito attivo un residuo di Ser. Poi per azione dell E con il metallo di transizione che destabilizza il legame a cui partecipano i fosforili E legato alla fosfopantoteina. Enzima-H 2 H +ATP Enzima- H 2 P Enzima- H 2 PP + P Pantoteina Enzima- P-Pantoteina-SH In queste proteine la fosfopantoteina è legata covalentemente all apoproteina. La fosfopantoteina si comporta come un braccio mobile (ex: sostituzione dimetilica) piuttosto lungo con alternanza di tratti idrofobici ed idrofilici (sostituzioni alcoliche e legami carbammidici) Questa alternanza di centri idrofilici ed idrofobici può creare interazioni con aa di diversi domini che circoscrivono la zona in cui si inserisce il gruppo prostetico braccio separatore e mobile quando interagisce con gruppi diversi in diverse direzioni trascina con questi spostamenti e indirizza in diverse direzioni il SH che deve trasportare il substrato. SUBSTRAT acili a catena più o meno lunga (dall acido acetico-2- a quello serotico a-26 -) Dagli acili più semplici a quelli a lunga catena. La fosfopantoteina diventa oe legato covalentemente ad enzimi di trasporto degli acili ed i movimenti del braccio spaziatore sono trasmessi al SH che è legato, con legame tioestere agli acili e li può trasportare, orientarli verso altre proteine, enzimi. Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 11

12 Vit B3: Formazione del oenzima A La fosfopantoteina può essere intermedio nella sintesi di altri oe. Possibilità di interazione della fosfopantoteina con una struttura che mantiene un derivato pirofosforico (PPi), cioè l ATP. Mn-Enzima Un Mn-Enzima riconosce e destabilizza il primo legame pirofosfato. ATP + P PANTTEINA PPi + Defosfo oash Interazione attacco nucleofilo che l del fosforile del cosubstrato può esercitare. (sulla base dell AMP si inserisce la Ppantoteina) AMP + PPANTTEINA ATP ADP + Pi (sull H 3 del riboso dell adenina) DefosfooASH + ATP ADP + oash (ultimo passaggio oa attivo) E una reazione di trasferimento. oenzimaa Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 12

13 oenzima A NH 2 N N N N P H H P H 3 H 2 H H H 3 NH H 2 H 2 NH H H 2 SH H H P H Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 13

14 oa: interazione con l apoproteina e funzioni Il oa acquista così una carica più evidente che lo fa riconoscere dalle sue apoproteine. La molecola non è lineare ma c è un ripiegamento attorno alla struttura pirofosforica; questo fa sì che l adenina che può transire da lattimica a semilattamica, si può trovare affacciata al SH terminale. Anche in questo caso il oe agisce solo con metalli cofattori. L effetto è una variazione del pk del SH che può essere in grado di accettare il substrato (o, cambiando il pk, di dissociarlo). Il substrato è sempre un acile che si unisce sempre con legame tioestereo. (dall acetato acetiloa all acile più lungo, es.cerobiloa). L interazione con la proteina è di 2 tipi 1) Interazioni idrofilico-idrofobiche sui domini esterni dell apoproteina (come per la Ppantoteina) (Qui il braccio non è molto oscillante ma può interagire.) 2) legami salini (più forti) col P in 3 (nella forma inattiva desforilata non si ha il legame con l apoproteina) L enzima non si lega all apoproteina. Le interazioni saline sono dovute alla conformazione delle apoproteine (del sito attivo). I cambiamenti di conformazione fanno variare di un fattore compreso tra 10 3 e 10 6 il coefficiente di dissociazione oe-apoproteina. Il oa + substrato (AILE) possono trasferirsi a diverse proteine e ad ogni trasferimento può avvenire una ulteriore trasformazione del substrato. Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 14

15 Funzioni metaboliche vit B3 Gli enzimi trasportatori di acili interessano alcuni catabolismi ossidativi degli acili. (β-ossidazione, ciclo di Krebs-indirettamente:respirazione cellulare- demolizione o sintesi) Lesione da carenza di B3 riguarda: respirazione cellulare metabolismo lipidico Macroscopicamente: lesioni sui tessuti a flusso metabolico maggiore: muscolatura, tessuto nervoso ed epiteli: nevriti, miositi (aberrazioni muscolari), infiammazioni degli epiteli. Prof. G. Gilardi - Biological hemistry 15