Triose-fosfato isomerase | |||||||||||||||||||
Dímero de triose fosfato isomerase humana ( PDB 1WYI ). | |||||||||||||||||||
Principais características | |||||||||||||||||||
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Símbolo | TPI1 | ||||||||||||||||||
EC No. | 5.3.1.1 | ||||||||||||||||||
Classificação | |||||||||||||||||||
Pfam | PF00121 | ||||||||||||||||||
Clan Pfam | CL0036 | ||||||||||||||||||
InterPro | IPR000652 | ||||||||||||||||||
PROSIDADE | PDOC00155 | ||||||||||||||||||
SCOP | 1tph | ||||||||||||||||||
SUPERFAMÍLIA | 1tph | ||||||||||||||||||
Homo sapiens | |||||||||||||||||||
Locus | 12 p 13,31 | ||||||||||||||||||
Peso molecular | 30 791 Da | ||||||||||||||||||
Número de resíduos | 286 aminoácidos | ||||||||||||||||||
Links acessíveis a partir de GeneCards e HUGO . | |||||||||||||||||||
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O triosefosfato isomerase ( TPI ) é uma isomerase que catalisa a reação :
dihidroxiacetona fosfato D -gliceraldeído-3-fosfato .Esta enzima ocorre no 5 th fase de glicólise para catalisar a isomerizao reversível da di-hidroxiacetona fosfato (DHAP) por D -glyceraldehyde-3-fosfato (G3P). Assim, cada molécula de β- D -frutose-1,6-bifosfato metabolizada por glicólise resulta em duas moléculas de D -gliceraldeído-3-fosfato.
Fosfato de dihidroxiacetona | D -Gliceraldeído-3-fosfato |
Ele está presente em praticamente todos os seres vivos onde foi procurado, de animais e insetos a fungos , plantas e bactérias . Apenas algumas bactérias que não possuem o material enzimático necessário para a glicólise não possuem a triose-fosfato isomerase, como as do gênero Ureaplasma .
A triose-fosfato isomerase é uma enzima particularmente eficaz, que realiza essa reação bilhões de vezes mais rápido do que naturalmente em solução. Esta reação é tão eficiente que é uma enzima perfeita : é limitada apenas pela velocidade de difusão das moléculas que entram e saem do sítio ativo .
No homem , a deficiência de triosefosfato isomerase (in) é uma doença neurológica grave caracterizada por anemia hemolítica crônica. Esta doença é induzida por várias mutações, a maioria das quais envolve a mudança do resíduo de glutamato para aspartato na posição 140.
Triose-fosfato isomeraseEC No. | EC |
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Número CAS |
IUBMB | Entrada IUBMB |
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IntEnz | Vista IntEnz |
BRENDA | Entrada BRENDA |
KEGG | Entrada KEGG |
MetaCyc | Via metabólica |
PRIAM | Perfil |
PDB | Estruturas |
VAI | AmiGO / EGO |
O triosefosfato isomerase é uma enzima homodimérica , ou seja, é formada por duas subunidades idênticas, cada uma contendo aproximadamente 250 resíduos de aminoácidos . A estrutura terciária de cada subunidade contém oito α-hélices na parte externa e oito folhas β paralelas na parte interna, juntas formando um cilindro TIM . O sítio ativo da enzima está no centro deste barril. A reação catalisada envolve resíduos de glutamato e histidina e a sequência em torno do sítio ativo é conservada em todas as isomerases de triose-fosfato conhecidas.
A estrutura desta enzima é adaptada à sua função. Além dos resíduos de glutamato e histidina convenientemente localizados, uma cadeia de dez ou onze resíduos atua como uma alça estabilizando o intermediário da reação . Este loop, consistindo nos resíduos 166 a 176, envolve o substrato e forma uma ligação de hidrogênio com seu grupo fosfato , que estabiliza o enodiol intermediário e outros estados intermediários da reação. Em particular, a ligação de hidrogênio entre a enzima e o grupo fosfato tem o efeito de prevenir a decomposição desses intermediários em metilglioxal e fosfato inorgânico. O metilglioxal é tóxico e, se formado, é eliminado pelo sistema da glioxalase . Além disso, a formação do glioxalato leva à perda de um grupo fosfato com alto potencial de transferência para o restante da glicólise , o que é energeticamente desfavorável para a célula.
Alguns estudos sugerem que um resíduo de lisina na posição 12, próximo ao sítio ativo, também desempenha um papel fundamental no funcionamento da enzima. Este resíduo é protonado em pH fisiológico e poderia ajudar a neutralizar a carga elétrica negativa do grupo fosfato. A enzima perde toda a atividade quando esse resíduo é substituído por um aminoácido neutro durante uma mutação genética , enquanto retém alguma atividade se esse resíduo for substituído por outro aminoácido de cadeia lateral básico .
O mecanismo de reação da triose-fosfato isomerase envolve a formação de um intermediário enodiol . A entalpia livre do estado fundamental e do estado de transição de cada intermediário pode ser determinada experimentalmente e sua evolução é plotada na figura abaixo:
(pt) Alterações na entalpia livre ΔG durante a conversão de fosfato de diidroxiacetona ( DHAP ) em gliceraldeído-3-fosfato ( GAP ) pela triose-fosfato isomerase ( E ).
A estrutura da triose-fosfato isomerase facilita a interconversão entre o fosfato de dihidroxiacetona e o gliceraldeído-3-fosfato . O resíduo nucleófilo de Glu-165 da enzima atua na desprotonação do substrato , enquanto o resíduo eletrófilo de His-95 dá um próton para formar o intermediário enodiol. O intermediário enodiolato desprotonado pega um próton do resíduo Glu-165 protonado para dar gliceraldeído-3-fosfato. A reação reversa é catalisada de maneira análoga, com o mesmo intermediário enodiol, mas com uma reação no átomo de oxigênio em C2.
A triose-fosfato isomerase é uma enzima limitada pela difusão de substratos - ou seja, uma enzima perfeita . Do ponto de vista termodinâmico , a formação de fosfato de diidroxiacetona é favorecida a 20: 1 em relação à formação de gliceraldeído-3-fosfato. No entanto, este último é consumido pela gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase ou durante a glicólise , o que altera o equilíbrio para a formação deste composto em detrimento do fosfato de dihidroxiacetona.
Triose-fosfato isomerase é inibida por íons SO 4 sulfato2– , fosfato PO 43– e arsenato AsO 43– , que se ligam ao sítio ativo . Outros inibidores desta enzima incluem 2-fosfoglicolato , um análogo do estado de transição (en) e D -glicerol-1-fosfato (en) , um análogo estrutural do substrato.