Ureasa
La ureasa (Plantilla:EC) és una enzima que cataliza la hidrólisis d'urea a diòxit de carbono i amoníac. La reacció ocorre de la següent manera:
Específicament, la ureasa cataliza la hidrólisis de la urea per a produir amoniaco i carbamato, el carbamato produït és subsecuentemente degradat per mig d'una hidrólisis espontànea per a produir una atra molècula d'amoniaco i àcit carbónico.[1] L'activitat de la ureasa tendix a incrementar el pH del mig en el que es troba per la producció de amoniaco. És produïda per bactèria, foncs i vàries plantas superiors. La ureasa, funcionalmente, pertany a la superfamilia de les amidohidrolasas i fosfotriesterasas.[2]
En 1926, James Batcheller Sumner va demostrar que la ureasa és una proteïna en examinar la seua forma cristalizada.[3] El treball de Sumner va ajudar a demostrar per primera volta que una proteïna pura pot funcionar com una enzima, lo que va dur al reconeiximent de que la majoria de les enzimes són de fet proteïnes. Gràcies a açò, Sumner va rebre el Premi Nobel de Química en 1946.[4] L'estructura de la ureasa va ser resolta per primera volta per P. A. Karplus en 1995. La ureasa va ser la primera enzima en ser cristalizada.[3]
Característiques
[editar | editar còdic]- Pes molecular: 480 kDa o 545 kDa per a la ureasa de frijol.
- Metal en el lloc actiu: Níquel (II).
- pH òptim : 7.24534219998
- Temperatura òptima: 50 °C
- Especificidad enzimàtica: urea i aigua.
- Inhibidor enzimàtic: metals pesats.
- Lloc actiu que requerix níquel en la ureasa de frijol i vàries bactèries.[5] No obstant, l'activació in vitro també s'ha conseguit en manganeso i cobalt.[6]
La ureasa és produïda per bactèries, foncs, rent i plantes a on cataliza la degradació de la urea per a suministrar a estos organismes una font de nitrogen per al seu creiximent.[7] El amoniaco, producte de la reacció, pot ser absorbit i utilisat pels microbis i plantes del sol, lo que explica l'ampli us de la urea com a fertilisant nitrogenat, ademés del seu baix cost i alt contingut de nitrogen. En les plantes, la ureasa provablement participa en vies sistémicas de transport de nitrogen i possiblement actua com una proteïna de defensa tòxica.[8] Una de les ureasas bacterianes més freqüentment estudiades és la de Helicobacter pylori, ya que ha estat implicada en úlceres pépticas i càncer d'estòmec.[7]
En les plantes, la ureasa està àmpliament distribuïda en llavors de leguminosas i es pensa que eixercita un paper important en la germinació i en la defensa química de llavors. Les ureasas vegetals, posseïxen propietats insecticida.[7] La ureasa actua com un factor de virulència en les infeccions humanes i animals dels tractos urinari i gastrointestinal, participant en la formació de càlculs renals, incrustaciones de catéters, pielonefritis, encefalopatia amoniacal, menge hepàtic i infeccions del tracto urinari.[9]
Estructura
[editar | editar còdic]Les ureasas bacterianes estan compostes per tres subunidades distintes, una gran (α 60-76 kDa) i dos chicotetes (β 8-21 kDa, γ 6-14 kDa) que formen usualment (αβγ) 3 trímers en una estructura simètrica de 2 plecs, són enzimes riques en cisteína.[10]
La ureasa de l'espècie Helicobacter, està composta de dos subunidades, α(26-31 kDa)-β(61-66 kDa), i s'ha demostrat que forma un complex supramolecular dodecamérico (12 subunidades) de subunidades α-β repetides, cada parell acoplat de subunidades té un lloc actiu, per a un total de 12 llocs actius.[11]
Les ureasas de les plantes i foncs es componen de subunidades idèntiques, comunament ensambladas com a trímers i hexámeros. Per eixemple, la ureasa del frijol té dos subunidades estructurals i una subunidad catalítica. La subunidad α conté el lloc actiu i està composta de 840 aminoàcits per molècula (90 cisteína). Atres eixemples d'estructures homohexaméricas de les ureasas vegetals són les de les enzimes de les llavors de soya, de guandú i de cotó.[10]
Lloc actiu
[editar | editar còdic]El lloc actiu de totes les ureasas conegudes es localisa en les subunidades α. És un centre de níquel dimérico bis-μ-hidroxo, en una distància interatómica de 3.5 Å, els experiments de susceptibilitat magnètica han indicat que, en la ureasa de frijol, els ions Ni (II) coordinats octaédricamente d'alt spin estan llaugerament acoplats de forma antiferromagnética. Estudis d'espectroscòpia d'absorció de rajos X de Canavalia ensiformis, Klebsiella aerogenes i Sporosarcina pasteurii confirmen 5-6 ions níquel coordinats exclusivament en ligandos O / N (dos imidazoles per níquel).[6]
Les molècules d'aigua es localisen cap a l'obertura del lloc actiu i formen un clúster tetraèdric que ompli la cavitat a través d'enllaços d'hidrogen, ací és a on la urea s'unix al lloc actiu per a la reacció, desplaçant a les molècules d'aigua. Els residus d'aminoàcits participen en l'unió del substrat, principalment per mig d'enllaços d'hidrogen, estabilisant l'estat de transició i accelerant la reacció. Ademés, els residus d'aminoàcits implicats en l'arquitectura del lloc actiu componen part de la solapa mòvil del lloc, que es diu que actua com una comporta per al substrat.[10] Els residus de cisteína són comunes en la regió de les solapes de les enzimes.[12]
Ademés de la urea, s'han identificat atres substrats de la ureasa: semicarbazida, formamida, acetamida, N-metilurea, N-hidroxiurea, fenilfosforodiamidato, triamida N-(3-metil-2-butenil) fosfórica, triamida fosfórica, triamida N-benzoilfosfórica, diamidofosfato, fosforamidato i unes atres amidas o éster d'àcit fosfórico, tiourea i tioacetamida. La velocitat de hidrólisis de tots estos substrats és molt menor en comparació a la de la urea.[7]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Journal of Biomolecular Structure and Dynamics.17(5)
- 787–797.ISSN 0739-1102.doi:10.1080/07391102.2000.10506568.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ Proteins.28(1)
- 72–82.ISSN 0887-3585.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ 3,0 3,1 Accounts of Chemical Research.30(8)
- 330–337.ISSN 0001-4842.doi:10.1021/ar960022j.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ «James B. Sumner - Biographical». www.nobelprize.org. Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ IARC scientific publications.(53)
- 339–365.ISSN 0300-5038.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ 6,0 6,1 Metallomics.1(3)ISSN 1756-591X.doi:10.1039/b903311d.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Journal of Molecular Biology.400(3)
- 274–283.doi:10.1016/j.jmb.2010.05.009.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ Biocatalysis and Biotransformation.20(1)
- 1–14.ISSN 1024-2422.doi:10.1080/10242420210154.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ Coordination Chemistry Reviews.190–192
- 331–355.doi:10.1016/S0010-8545(99)00093-4.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic.59(1–3)
- 9–21.doi:10.1016/j.molcatb.2009.01.003.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ Nature Structural Biology.8(6)
- 505–509.ISSN 1072-8368.doi:10.1038/88563.Consultat el 4 de maig de 2017.
- ↑ The Journal of Biological Chemistry.267(28)
- 20024–20027.ISSN 0021-9258.Consultat el 5 de maig de 2017.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ureasa» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.