Malato deshidroxenase

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Malato deshidroxenase
Malate dehydrogenase structure.png
Estrutura da proteína con moléculas de azucres unidos
Identificadores
Número EC 1.1.1.37
Número CAS 9001-64-3
Bases de datos
IntEnz vista de IntEnz
BRENDA entrada de BRENDA
ExPASy vista de NiceZyme
KEGG entrada de KEGG
MetaCyc vía metabólica
PRIAM perfil
Estruturas PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Para outros encimas co nome malato deshidroxenase ver malato deshidroxenase (homónimos).

A malato deshidroxenase (número EC: 1.1.1.37) (MDH) é un encima que cataliza a oxidación reversible do malato para dar oxalacetato reducindo á vez o coencima NAD+ a NADH. Esta reacción forma parte de moitas vías metabólicas, entre as que salienta o ciclo do ácido cítrico ou de Krebs. (O malato pode ser oxidado por outras malato deshidroxenases distintas con outros nomes e números EC).

A malato deshidroxenase está tamén implicada en proporcionar moléculas para a gliconeoxénese, que é a síntese de glicosa a partir de pequenas moléculas. Na mitocondria o piruvato é transformado pola piruvato carboxilase en oxalacetato, un intermediato do ciclo do ácido cítrico. Para exportar este oxalacetato fóra da mitocondria, a malato deshidroxenase mitocondrial redúceo a malato, e este pode atravesar a membrana mitocondrial interna e pasar ao espazo intermembrana e citosol. Unha vez alí, o malato oxídase de novo a oxalacetato pola malato deshidroxenase citosólica. Finalmente, a fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK) converte o oxalacetato en fosfoenolpiruvato (PEP), que entra na gliconeoxénese.

Isoencimas[editar | editar a fonte]

A malato deshidroxenase ten varios isoencimas. Hai dúas isoformas principais deste encima nas células eucarióticas.[1] Unha encóntrase na matriz mitocondrial, e participa como un encima chave no ciclo do ácido cítrico, onde cataliza a oxidación do malato. A outra isoforma encóntrase no citoplasma, intervén na lanzadeira do malato-aspartato intercambiando equivalentes de redución para que o malato poida pasar a través da membrana mitocondrial para que sexa transformado en oxalacetato en procesos celulares ulteriores.[2]

Os humanos e a maioría dos outros animais expresan as dúas malato deshidroxenases seguintes:

malato deshidroxenase 1, NAD (soluble)
Identificadores
Símbolo MDH1
Entrez 4190
HUGO 6970
OMIM 154200
RefSeq NM_005917
UniProt P40925
Outros datos
Número EC 1.1.1.37
Locus Cr. 2 p23
malato deshidroxenase 2, NAD (mitocondrial)
Identificadores
Símbolo MDH2
Entrez 4191
HUGO 6971
OMIM 154100
RefSeq NM_005918
UniProt P40926
Outros datos
Número EC 1.1.1.37
Locus Cr. 7 cen-q22

Evolución e Estrutura[editar | editar a fonte]

Na maioría dos organismos, a malato deshidroxenase é unha molécula homodímera e ten unha estrutura moi relacionada coa da lactato deshidroxenase. É unha proteína grande cuxas subunidades pesan entre 30 e 35 kDa.[3] Baseándose nas secuencias de aminoácidos, parece que a malato deshidroxenase diverxiu evolutivamente en dous grupos filoxenéticos principais que lembran moito os isoencimas mitocondrial e citoplásmico/cloroplástico.[4] Como a identidade de secuencia da malato deshidroxenase da mitocondria está máis estreitamente relacionada coa dos seus antepasados procarióticos que coa do isoencima citoplásmico, isto apoia a teoría endosimbiótica sobre a orixe de mitocondrias e cloroplastos.[5] As secuencias de aminoácidos das malato deshidroxenases de arqueas son máis similares ás das lactato deshidroxenases que ás das malato deshidroxenases doutros organismos. Isto indica que hai unha posible ligazón evolutiva entre a lactato deshidroxenase e a malato deshidroxenase.[6]

Cada subunidade do dímero da malato deshidroxenase ten dous dominios distintos que varían en estrutura e funcionalidade. A estrutura do dominio consta dunha folla β paralela, e o sitio de unión do NAD+ central ten catro follas β e hélices α. As subunidades mantéñense xuntas polo establecemento de grande cantidade de enlaces de hidróxeno e interaccións hidrofóbicas.[7]

Mecanismo e actividade[editar | editar a fonte]

O sitio activo da malato deshidroxenase é unha cavidade hidrofóbica do complexo proteico que ten sitios de unión específicos para o substrato e o seu coencima, NAD+. No seu estado activo, a malato deshidroxenase sofre un cambio conformacional que encerra o substrato para minimizar a exposición aos solventes e colocar os residuos chave en estreita proximidade co substrato.[4] Os tres residuos en particular, que forman unha tríada catalítica, son unha histidina (His-195), un aspartato (Asp-168), que funcionan xuntos como un sistema de transferencia de protóns, e tres arxininas (Arg-102, Arg-109, Arg-171), que sosteñen o substratro.[8] Os estudos cinéticos mostran que a actividade encimática da malato deshidroxenase é ordenada. A NAD+/NADH únese primeiro, antes que o substrato.[9]

Sitio activo da malato deshidroxenase. O malato con fondo rosa, unido ao NAD (abaixo) e aos aminoácidos do centro activo.


Regulación alostérica[editar | editar a fonte]

Como a malato deshidroxenase está estreitamente asociada ao ciclo do ácido cítrico, a súa regulación é moi dependente dos produtos do ciclo do ácido cítrico. As concentracións altas de malato estimulan a actividade da malato deshidroxenase, e as concentracións altas de oxalacetato inhiben o encima.[10] O citrato pode tanto activar alostericamente o encima coma inhibilo, dependendo da concentración doutras moléculas no medio. Inhibe a oxidación do malato cando hai baixos niveis de malato e NAD+. Pero en presenza de altos niveis de malato e NAD+, o citrato pode estimular a produción de oxalacetato. Crese que o encima ten un sitio alostérico regulatorio ao que se une o citrato, o cal inclina a reacción nun sentido ou noutro.[11]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Minárik P, Tomásková N, Kollárová M, Antalík M (September 2002). "Malate dehydrogenases—structure and function". Gen. Physiol. Biophys. 21 (3): 257–65. PMID 12537350.
  2. Musrati RA, Kollárová M, Mernik N, Mikulásová D (September 1998). "Malate dehydrogenase: distribution, function and properties". Gen. Physiol. Biophys. 17 (3): 193–210. PMID 9834842.
  3. Banaszak, LJ, Bradshaw RA (1975). "Malate dehydrogenase". The Enzymes. 11 (3rd ed.). New York: Boyer PD. pp. 369–396.
  4. 4,0 4,1 Goward CR, Nicholls DJ (October 1994). "Malate dehydrogenase: a model for structure, evolution, and catalysis". Protein Sci. 3 (10): 1883–8. DOI:10.1002/pro.5560031027. PMC 2142602. PMID 7849603. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2142602.
  5. McAlister-Henn L (May 1988). "Evolutionary relationships among the malate dehydrogenases". Trends Biochem. Sci. 13 (5): 178–81. DOI:10.1016/0968-0004(88)90146-6. PMID 3076279.
  6. Cendrin F, Chroboczek J, Zaccai G, Eisenberg H, Mevarech M (April 1993). "Cloning, sequencing, and expression in Escherichia coli of the gene coding for malate dehydrogenase of the extremely halophilic archaebacterium Haloarcula marismortui". Biochemistry 32 (16): 4308–13. DOI:10.1021/bi00067a020. PMID 8476859.
  7. Hall MD, Levitt DG, Banaszak LJ (August 1992). "Crystal structure of Escherichia coli malate dehydrogenase. A complex of the apoenzyme and citrate at 1.87 A resolution". J. Mol. Biol. 226 (3): 867–82. DOI:10.1016/0022-2836(92)90637-Y. PMID 1507230.
  8. Lamzin VS, Dauter Z, Wilson KS (May 1994). "Dehydrogenation through the looking-glass". Nat. Struct. Biol. 1 (5): 281–2. DOI:10.1038/nsb0594-281. PMID 7664032.
  9. Shows TB, Chapman VM, Ruddle FH (December 1970). "Mitochondrial malate dehydrogenase and malic enzyme: Mendelian inherited electrophoretic variants in the mouse". Biochem. Genet. 4 (6): 707–18. DOI:10.1007/BF00486384. PMID 5496232.
  10. Mullinax TR, Mock JN, McEvily AJ, Harrison JH (November 1982). "Regulation of mitochondrial malate dehydrogenase. Evidence for an allosteric citrate-binding site". J. Biol. Chem. 257 (22): 13233–9. PMID 7142142.
  11. Gelpí JL, Dordal A, Montserrat J, Mazo A, Cortés A (April 1992). "Kinetic studies of the regulation of mitochondrial malate dehydrogenase by citrate". Biochem. J. 283 ( Pt 1) (Pt 1): 289–97. PMC 1131027. PMID 1567375. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1131027.
  • Guha A, Englard S, Listowsky I (February 1968). "Beef heart malic dehydrogenases. VII. Reactivity of sulfhydryl groups and conformation of the supernatant enzyme". J. Biol. Chem. 243 (3): 609–15. PMID 5637713.
  • McReynolds MS, Kitto GB (February 1970). "Purification and properties of Drosophila malate dehydrogenases". Biochim. Biophys. Acta 198 (2): 165–75. PMID 4313528.
  • Wolfe RG, Nielands JB (July 1956). "Some molecular and kinetic properties of heart malic dehydrogenase". J. Biol. Chem. 221 (1): 61–9. PMID 13345798.


Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]