Citrato sintase

A citrato sintase (número EC: 2.3.3.1 [antes 4.1.3.7]) é un encima presente en case todos os seres vivos, que actúa no primeiro paso do ciclo do ácido cítrico ou de Krebs, onde é un encima limitante que controla a velocidade do ciclo.Weigand, Georg, and Steven J. Remington (1986). "Citrate Synthase: Structure, Control, and Mechanism." Ann. rev. Biophys. Biophys. Chem. Pg 98  Cataliza a reacción de condensación do residuo acetato de dous carbonos procedente do acetil-CoA e unha molécula de oxalacetato (de 4 carbonos) para formar citrato (de 6 carbonos). O oxalacetato será rexenerado unha vez completada uha rolda de reaccións do ciclo do ácido cítrico.

Nas células eucarióticas, a citrato sintase está localizada dentro da matriz mitocondrial, pero está codificada nos cromosomas do núcleo (non no ADN mitocondrial), sintetízase nos ribosomas do citoplasma e despois é levado á mitocondria. A citrato sintase utilízase como un encima cuantitativo marcador da presenza de mitocondrias intactas.

acetil-CoA + oxalacetato + H2O → citrato + CoA-SH

O oxalacetato é o primeiro substrato que se une a este encima. Isto induce un cambio de conformación no encima, o cal crea un sitio de unión para o acetil-CoA. Cando se une fórmase un citroíl-CoA e ten lugar outro cambio conformacional que causa a hidrólise do tioéster e a liberación do coencima A. Isto asegura que a enerxía liberada na rotura do enlace tioéster impulse a condensación.

 Estrutura 
miniatura|200px|esquerda|Sitio activo da citrato sintase (forma aberta).
miniatura|200px|esquerda|Sitio activo da citrato sintase (forma pechada).
A citrato sintase ten 437 residuos de aminoácidos e está constituída por dúas subunidades, formadas cada unha por 20 hélices alfa. Estas hélices alfa compoñen aproximadamente o 75% da estrutura terciaria da citrato sintase, e o resto dos residuos forman principalmente as extensións irregulares da estrutura, agás unha soa folla beta de 13 residuos. Entre as dúas subunidades hai unha soa fenda, onde está situado o sitio activo. No encima hai dous sitios de unión de moléculas: un para o citrato ou o oxalacetato e outro para o coencima A. O sitio activo contén tres residuos fundamentais: His274, His320, e Asp375, que son moi selectivos nas súas interaccións cos substratos. Pode atoparse un debuxo e un vídeo do seu mecanismo de acción na sección "Mecanismo" de máis abaixo. 
As imaxes da esquerda mostran a estrutura terciaria do citrato sintase nas súas formas aberta e pechada. O encima cambia da forma aberta á pechada coa adición dun dos seus substratos (como o oxalacetato).

 Mecanismo 
O mecanismo de reacción consta dunha condensación aldólica inicial seguida dunha hidrólise. A citrato sintase ten tres aminoácidos no seu sitio activo que son fundamentais para catalizar a conversión do acetil-CoA (H3CCO-SCoA) e o oxalacetato (COO-CH2COCOO-) en citrato (COO-CH2COHCOOCH2COO-) e H-SCoA nunha reacción de condensación aldólica. Esta conversión empeza cando o oxíxeno cargado negativamente no grupo R do Asp375 desprotona o carbono alfa do acetil-CoA. Isto empuxa o electrón a formar un dobre enlace co carbono do carbonilo, o cal á súa vez forza que o C=O recolla un protón para o oxíxeno procedente dun dos nitróxenos do grupo R da His274. Isto neutraliza o grupo R (ao formarse un par solitario de electróns no nitróxeno) e completa a formación dun intermediato enol (CH2COH-SCoA). Nese momento, o par solitario no grupo amino da His274 formado no último paso ataca o protón que se engadiu ao oxíxeno no último paso. O oxíxeno despois volve a formar o enlace carbonilo, o cal libera a metade do C=C para iniciar un ataque nucleofílico ao carbono do carbonilo do oxalacetato (COO-CH2COCOO-). Isto libera a metade do enlace carbonilo para desprotonar un dos grupos amino da His320, o cal neutraliza un dos nitróxenos no grupo R. Esta adición nucleofílica dá lugar á formación de citroíl-CoA (COOCH2CHCOOCH2COHSCoA2-).

Neste momento, entra na reacción unha molécula de auga, que é desprotonada polo grupo amino da His320 e iníciase a hidrólise. Un dos pares solitarios do oxíxeno ataca nucleofilicamente ao carbono carbonilo do citroíl-CoA. Este forma un intermediato tetraédrico e como resultado, cando se volve a formar o carbonilo, sepárase do encima o –SCoA, que é protonado par formar HSCoA. Finalmente, o hidroxilo engadido ao carbonilo no paso previo é desprotonado e fórmase o citrato (-COOCH2COHCOO-CH2COO-).Lehninger (2005). Principles of Biochemistry: Fourth Edition. W.H. Freeman and Co. Pages 608-609.

miniatura|800px|none|Mecanismo da citrato sintase (cos residuos implicados).

Esta ligazón conecta cun vídeo que mostra o mecanismo da citrato sintase da páxina de Principios de Bioquímica de Lehninger.

 Inhibición 
O encima é inhibido por unha proporción alta ATP:ADP, acetil-CoA:CoA, e NADH:NAD, xa que as concentracións altas de ATP, acetil-CoA, e NADH indican que a subministración de enerxía é alta na célula. Tamén é inhibida polo succinil-CoA, o cal se parece ao acetil-CoA e actúa como un inhibidor competitivo. O citrato inhibe a reacción e é un exemplo de inhibición polo produto.
A inhibición da citrato sintase por análogos do acetil-CoA está tamén ben documentada e foi utilizada para probar que no encima existe en realidade un só sitio activo cambiante. Estes experimentos revelaron que este sitio único alterna entre dúas formas, as cales participan na actividade de ligase e hidrolase, respectivamente. Esta proteína pode utilizar o modelo da morfeeína da regulación alostérica.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Ligazóns externas 
 MeshName Citrate+synthase

Categoría:Transferases
Categoría:Ciclo do ácido cítrico