Akonitáza

Akonitáza (tiež akonitáthydratáza, EC 4.2.1.3) je enzým citrátového cyklu, ktorý katalyzuje premenu citrátu na izocitrát. Keďže citrát má terciárnu hydroxylovú skupinu, ktorú nie je možné oxidovať, akonitáza premiestni hydroxylovú skupinu na vedľajší uhlík, čím vznikne izocitrát, ktorý nesie sekundárnu hydroxylovú skupinu, ktorú je možné oxidovať na ketoskupinu. Citrát nie je chirálna látka, nemá stereogénne centrá, izocitrát je naopak chirálna látka, ktorá nesie dve stereogénne centrá, čo dáva možný vznik štyrom rôznym enantiomérom. Akonitáza je chirálne prostredie, vďaka ktorému vznikne stereoselektívne iba jeden enantiomér: (2R,3S)-izocitrát. Z citrátu vzniká selektívne iba cis-akonitát, nie trans-akonitát.

citrát → cis-akonitát + H2O → (2R,3S)-izocitrát

Rovnováha reakcie je výrazne posunutá k citrátu (90 %). Reakcia je endergonická ΔG = + 6,7 kJ/mol, resp. ΔG ≈ + 5 kJ/mol.

 Železo-sírový klaster 
náhľad|Katalytické centrum akonitázy
Akonitáza obsahuje železo-sírový klaster [4Fe-4S], ktorý obsahuje nehémové železo: štyri atómy železa sú koordinované na štyri sulfidové anióny za vzniku kocky. Ďalej sa na tri atómy železa koordinujú tri cysteíny atómami síry v postrannom reťazci. Štvrtý atóm železa neoordinuje žiadny cysteín, namiesto toho sa viažena citrát, ktorý chelátovo koordinuje hydroxylovú skupinu citrátu a karboxylovú skupinu citrátu, ktorá sa viaže na rovnaký uhlík ako hydroxylová skupina citrátu.

 Akonitáza ako senzor množstva železa v bunke 
Akonitáza slúži ako senzor množstva železa v bunke. Pri nedostatku železa vypadne z akonitázy železo-sírový klaster [4Fe-4S], apoenzým podľahne výraznej konformačnej zmene. Akonitázu bez  klasteru [4Fe-4S] nazývame železo regulujúci proteín 1  (IRP-1, iron regulatory protein 1), ktorý sa viaže na:

 špecifické sekvencie na mRNA, ktorá kóduje transferínový receptor, čím sa zníži degradácia mRNA transferínového receptora, čo vedie na zvýšenú expresiu (transláciu) a zvýšenú syntéru transferínového receptora: tým sa zvýši vychytávanie železa z krvi do bunky. transferín je plazmatický proteín, ktorého úlohou je prenášať železo v krvi. Transferín sa viaže na transferínový receptor a vniká do bunky receptorom sprostredkovanou endocytózou.
 špecifické sekvencie na mRNA, ktorá kóduje feritín: feritín je intracelulárny proteín, ktorý precipituje nadbytočné voľné železo v bunke. Železo regulujúci proteín 1 sa viaže na mRNA, ktorá kóduje feritín, čo vedie na blokádu translácie feritínovej mRNA, čím sa zvýši množstvo železa v bunke.

 Itakonát 
náhľad|itakonát
Itakonát je α,β-nenasýtená dikarboxylová kyselina, ktorá vzniká v mitochondriách makrofágov ako odpoveď na aktiváciu makrofágov ligandmi Toll-like receptora, ako sú lipopolysacharidy, dvojreťazcová RNA, interferóny. Časť vyprodukovaného itakonátu sa vylučuje do extracelulárneho priestoru, pričom itakonát má protizápalové, antibakteriálne a protivírusové účinky.

Itakonát vzniká dekarboxyláciou cis-akonitátu za katalýzy mitochondriálnou cis-akonitátdekarboxylázou, čo je enzým, ktorý je produktom génu imunitne reagujúceho génu 1  (IRG1, immune-responsive gene 1).

cis-akonitát → itakonát + CO2

 Inhibícia akonitázy 
Inhibítorom akonitázy je fluoracetát, ktorý v organizme prejde na fluoracetylkoenzým A pôsobením enzýmu acetylkoenzým A syntetáza.  Fluoracetylkoenzým A podľahne aldolovej reakcii s oxalacetátom na fluorcitrát, čo je samotný inhibítor akonitázy. Dôsledkom je hromadenie citrátu.

Fluoracetát sa používal na hubenie hlodavcov a škodcov vo forme sodnej soli (označenie "1080"). Vyvoláva laktátovú acidózu, tras, hypotenziu, hypokalémiu, tachykardiu, arytmiu, predĺžený QT interval, zlyhanie mozgu a srdca a ďalších energeticky náročných orgánov. 

 Referencie 

 Pozri aj 

 citrátový cyklus
 cis-akonitát, medziprodukt, α,β-nenasýtená karboxylová kyselina
 itakonát, produkt dekarboxylácie cis-akonitát, ktorý má protizápalové účinky

Kategória:Enzýmy citrátového cyklu