Estudio estructural de la ribonucleasa pancreática

1. Estructura molecular de la ribonucleasa pancreática

Una enzima muy bien conocida en sus relaciones estructura-función es la ribonucleasa pancreática:

Se trata de una enzima que hidroliza polirribonucleótidos en los enlaces Py-X, siendo Py un nucleótido pirimidínico (C, U) y X cualquier otro nucleótido.

La enzima consta de una sola cadena de 124 aminoácidos: que ha sido cocristalizada con un tetradesoxinucleótido (ATAA) que ocupa parcialmente el centro activo de la enzima: En el sitio catalítico encontramos tres aminoácidos dibásicos: His 12: , Lys 41: , e His 119:

Los residuos His 12 e His 119 están alrededor del enlace escindible, de cuyo lado 3' hay un nucleótido pirimidínico; puede apreciarse que en la estructura proteica en torno a este residuo, sólo puede alojarse una pirimidina (una purina sería demasiado grande):

La enzima presenta cuatro puentes disulfuro que estabilizan su estructura terciaria:

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2. Mecanismo catalítico de la ribonucleasa pancreática

La acción catalítica de la ribonucleasa pancreática se debe a tres aminoácidos absolutamente conservados: His 12, His 119 y Lys 41. No está aún bien determinado el papel de esta última, pero la acción de los dos residuos de histidina ilustra cómo este aminoácido se comporta a la vez como ácido y como base.

Así, en el estado basal de la enzima, el Centro Activo consta de esos tres aminoácidos, de tal manera que la His 12 aparece como base y la His 119 como ácido (protonada, imidazolio).

A esta configuración se une el substrato: que sería un polirribonucleótido; en este caso se representa únicamente el dinucleótido UA. La RNAasa pancreática hidroliza enlaces en los que del lado 3' hay un nucleótido pirimidínico (U o C) dando lugar a una rotura tipo b, es decir, dejando el fosfato unido al 3' del enlace escindido.

Cuando se forma el Complejo Enzima-Substrato el polinucleótido se aloja en un surco de la molécula, según vimos anteriormente, el cual está flanqueado por los tres aminoácidos del centro activo, según se indica en el modelo:

A continuación la His 12 captura un protón del grupo 2'OH del nucleótido pirimidínico, el cual lleva a cabo un ataque nucleofílico sobre el substrato de manera que se forma un Estado de transición inestable (con P pentacovalente):

Este estado de transición se resuelve con la Liberación del primer producto (3'-AMP): quedando unido a la enzima el nucleótido cíclico 3',5'-UMP.

Entra entonces al centro activo una molécula de agua, que es el segundo substrato de la reacción:

La histidina 119 sustrae uno de los dos protones del agua, que queda convertida en un ion hidroxilo:

que a su vez ataca al fosfato cíclico, dando lugar al Estado de transición 2

Éste se resuelve rompiéndose el enlace entre el fosfato y el oxígeno que sustituye al carbono 2' de la ribosa, el cual recibe a su vez el protón de la histidina 12, para dar lugar a la liberación del segundo producto: que es el nucleótido 3',5' uridin bisfosfato.




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