La racemasa de mandelato y la enzima lactonizante muconato son mecánicamente distintas y estructuralmente homólogas

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Enzimología Enzimología.
• Biología Estructural Biología estructural.

Sus antecedentes:

• Pseudomonas putida metaboliza los ácidos aromáticos a través de enzimas como la racemasa de mandelato (MR) y la enzima lactonizante de muconato (MLE).
• MR y MLE catalizan reacciones distintas y mecánicamente diferentes, esenciales para el catabolismo del ácido aromático.
• Comprender la relación estructural y funcional entre MR y MLE es clave para los estudios de evolución de enzimas.

Objetivo del estudio:

• Investigar las similitudes estructurales y de secuencia entre Mandelate Racemase (MR) y Muconate Lactonizing Enzyme (MLE).
• Para determinar si las enzimas con distintas funciones catalíticas pueden compartir una identidad estructural significativa, lo que implica una ascendencia común.
• Explorar las implicaciones de estos hallazgos para la evolución de las enzimas y el desarrollo de las vías metabólicas.

Principales métodos:

• Se utilizó la cristalografía de rayos X para determinar la estructura 3D de Mandelate Racemase (MR) a una resolución de 2.5 A.
• Análisis comparativo de las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias de MR y MLE.
• Comparación de identidad de secuencia entre MR y MLE.

Principales resultados:

• La estructura cristalina de rayos X de MR reveló una notable similitud en estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias con MLE.
• MR y MLE comparten aproximadamente un 26% de identidad en sus secuencias de aminoácidos primarios.
• A pesar de las similitudes estructurales, MR no exhibió actividad detectable de MLE, y MLE no mostró actividad de MR.

Conclusiones:

• MR y MLE representan las primeras enzimas identificadas que catalizan diferentes reacciones que comparten una identidad estructural y de secuencia significativa, que probablemente se originan en un ancestro común.
• Este hallazgo proporciona un modelo para comprender la evolución de las enzimas con funciones distintas.
• El marco estructural compartido por MR y MLE tiene implicaciones para la ingeniería enzimática y la modificación racional de las actividades enzimáticas.