Acetolactato sintase

A **acetolactato sintase** (**ALS**), tamén chamada **acetohidroxiácido sintase** ou **AHAS**, é unha proteína encimática atopada en plantas e microorganismos. A ALS cataliza o primeiro paso da síntese de aminoácidos de cadea ramificada (valina, leucina e isoleucina).

Unha proteína humana de función aínda descoñecida que comparte certa similitude de secuencia coa ALS bacteriana é a codificada no xene **ILVBL** ("similar a ilvb" ou "ilvB-like"). O xene *ILVBL* humano ten 17 exóns e está no cromosoma 19 na posición q13.1.

## Estrutura 
O péptido catalítico da ALS da planta *Arabidopsis thaliana* é unha proteína do cloroplasto que consta de 670 residuos de aminoácidos, dos cales os últimos 615 constitúen a forma activa. Comprende tres dominios principais, con dúas pirofosfatos de tiamina que fan un sándwich que deixa en medio un dominio de unión ao NAD/FAD similar ao DHS. Nas asignacións de SCOP, estas subunidades denomínanse d1yhya1, d1yhya2 e d1yhya3 desde o N-terminal ao C-terminal.

A estrutura da acetolactato sintase que se utilizou para a imaxe mostrada nesta páxina determinouse usando difracción de raios X a 2,70 ángstroms. 

Hai cinco ligandos específicos que interaccionan con esta proteína, que son os seguintes:

O FAD unido non é catalítico. 

## Función 
A acetolactato sintase é un encima catalítico implicado na biosíntese de varios aminoácidos. Este encima ten o código da Comisión de Encimas 2.2.1.6, o que significa que o encima é unha transcetolase ou unha transaldolasa, que se clasifican como transferases que transfiren residuos cetona ou aldehido. Neste caso, a acetolactato sintase é unha transcetolase, que ten tanto formas anabólicas coma catabólicas. Actúa sobre unha cetona (piruvato) e pode desprazarse na cadea metabólica. Encimas deste tipo atópanse en humanos e outros animais, plantas e bacterias. Nas plantas, están localizadas nos cloroplastos. En varios experimentos observouse que as cepas mutadas de *Escherichia coli* K-12 carentes do encima non podían crecer con só acetato ou oleato como únicas fontes de carbono.

Unha versión catabólica que non se une a FAD () atópase nalgunhas bacterias.

## Actividade catalítica 
A acetolactato sintase ou acetohidroxiácido sintase é un encima que intervén especificamente na conversión do piruvato a acetolactato:

: 2 CH3COCO2− → −O2CC(OH)(CH3)COCH3 + CO2

A reacción usa pirofosfato de tiamina para unir as dúas moléculas de piruvato. O produto resultante da reacción, o acetolactato, convértese finalmente en valina ou leucina. Unha reacción similar do piruvato con 2-oxobutanoatos rende 2-aceto-2-hidroxi-butirato, que é un precursor da isoleucina. Estes tres aminoácidos son aminoácidos esenciais e non se poden sintetizar polos humanos. Este tipo de reacción orixina o nome sistemático do encima: **piruvato:piruvato acetaldehidotransferase (descarboxilante)**.

O encima ten catro residuos específicos que son responsables da actividade catalítica. Indícanse aquí con cofactores necesarios escritos despois.

A secuencia primaria desta proteína en *Arabidopsis thaliana* é a que se indica máis abaixo na lista despregable. Os residuos implicados na actividade catalítica están en **negra**. 
A mutaxénese do Asp428, que é o ligando carboxilato crucial para o Mg2+ no "motivo ThDP", causa un descenso da afinidade da AHAS II polo Mg2+. Mentress que o mutante D428N mostra unha afinidade polo ThDP próxima á do tipo salvaxe en saturación de Mg2+, o D428E ten menor afinidade polo ThDP. Estas mutacións tamén orixinan unha dependencia do encima do K+.

## Regulación 
En *Arabidopsis*, dúas cadeas de ALS catalíticas () forman complexo con dúas pequenas subunidades reguladoras (), AHASS2 e AHASS1. Dita disposición é moi común en ALS bacterianas e eucariotas. A estrutura heteromérica demostrouse en *E. coli* en 1984 e en eucariotas (*Saccharomyces cerevisiae* e *Porphyra purpurea*) en 1997. A maioría das proteínas reguladoras teñen un dominio ACT () e algunhas delas teñen un elemento similar a NiKR C-terminal ().

En bacterias (*E. coli*)), a acetolactato sintase consta de tres pares de isoformas. Cada par inclúe unha subunidade grande, que se pensa é a responsable da catálise, e unha subunidade pequena para a inhibición por retroalimentación. Cada par de subunidades, ou ALS I, II, e III, respectivamente, está localizada no seu propio operón, ilvBN, ilvGM e ilvIH (onde ilvN regula ilvB, e viceversa). Xuntos, estes operóns codifican varios encimas implicados na biosíntese de aminoácidos de cadea ramificada. A regulación é diferente para cada operón.

O operón *ilvGMEDA* codifica o par ilvGM (ALS II) así como unha aminoácido de cadea ramificada transaminase (ilvE), dihidroxiácido deshidratase (ilvD) e treonina amoníaco-liase (ilvA). Está regulado por unha inhibición de retroalimentación en forma de atenuación transcricional. É dicir, a transcrición redúcese en presenza dos produtos finais da vía, que son os aminoácidos de cadea ramificada.

O operón *ilvBNC* codifica o par ilvBN (ALS I) e unha cetol-ácido redutoisomerase (ilvC). É regulada de maneira similar, pero é específica para a isoleucina e leucina; a valina non o afecta directamente.

Tanto o operón *ilvGMEDA* coma o *ilvBNC* están desreprimidos durante os períodos de escaseza de aminoácidos de cadea ramificada polo mesmo mecanismo que os reprime. Ambos os operóns e tamén o terceiro, *ilvIH*, están regulados pola proteína que responde á leucina (Lrp).

## Inhibidores 
Os inhibidores da ALS utilízanse como herbicidas que lentamente privan as plantas afectadas destes aminoácidos, o cal finalmente leva á inhibición da síntese de ADN. Afectan a herbas e dicotiledóneas. Non son unha clase química senón máis ben unha clase de mecanismo de acción con química diversa. A familia de inhibidores da ALS comprende as sulfonilureas (SUs), imidazolinonas, triazolopirimidinas, pirimidinil oxibenzoatos e sulfonilamino carbonil triazolinonas. En marzo de 2022, os inhibidores da ALS sufriron o peor problema de resistencia (coñecido) de todas as clases de herbicidas, contabilizándose 169 especies diana resistentes coñecidas. As estruturas dos herbicidas que actúan sobre o ALS son radicalmente diferentes dos substratos e así ningún deles se une ao sitio catalítico senón a outro sitio específico para a acción herbicida. Por tanto, as mutacións de resistencia espérase que teñan unha ampla variedade de efectos sobre a actividade catalítica normal da ALS, sexan positivos, negativos ou neutros. Non sorprende que iso sexa exactamente o que mostraron os experimentos, incluíndo os de Yu *et al.*, 2007, que atoparon resistencia en *Hordeum murinum* debido a unha substitución prolina→serina no aminoácido 197 que *incrementaba* no dobre ou triplo a actividade da ALS.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Ligazóns externas 
* 
* Gráfica de Ramachandran https://web.archive.org/web/20121012144042/http://www.rcsb.org/pdb/images/1YHY_ram_m_500.pdf