Fumarase

A **fumarase** ou **fumarato hidratase** é un encima que cataliza a hidratación/deshidratación reversible do fumarato para dar malato. A fumarase aparece en dúas formas ou isoencimas: mitocondrial e citosólica. O isoencima mitocondrial intervén no ciclo de Krebs, e o isoencima citosólico está implicado no metabolismo de aminoácidos e do fumarato. A localización subcelular está establecida pola presenza no encima dunha secuencia sinal no extremo amino terminal na forma mitocondrial, mentres que esa secuencia está ausente na forma citosólica.

O encima participa no ciclo do ácido cítrico normal (oxidativo), pero tamén no ciclo do ácido cítrico redutor (fixación de CO2 en certas bacterias, na cal o ciclo vai no seu sentido inverso, é dicir, no sentido redutor en vez de no oxidativo). As mutacións no xene deste encima foron asociadas co desenvolvemento de leiofibromiomas na pel e útero en combinación con carcinoma de célula renal.

## Nomenclatura 
Este encima pertence á familia das liases, especificamente ao subgrupo das hidro-liases, que rompen enlaces carbono-oxíxeno. O nome sistemático desta clase de encimas é **(S)-malato hidro-liase (formadora de fumarato)**. Outros nomes comúns son:

* fumarase
* fumarto hidratase
* L-malato hidro-liase
* (S)-malato hidro-liase

## Mecanismo 
miniatura|esquerda|400px|Figura 1: Conversión do fumarato en S-malato.

[miniatura|esquerda|400px|Figura 2: Conversión do fumarato en S-malato pola fumarase por medio dun intermediato [carbanión.]]

A figura 2 mostra o mecanismo de reacción da fumarase. Dous grupos ácido-básicos catalizan a transferencia de protóns, e o estado de ionización destes grupos pode describirse en parte polas dúas formas que pode presentar o encima E1 e E2. Na E1, os grupos están nun estado A-H/B: neutralizado internamente, mentres que na E2, aparecen en estado zwitteriónico A-/BH+. A forma E1 únese ao fumarato e facilita a súa transformación en malato, e a E2 únese ao malato e facilita a súa transformación en fumarato. As dúas formas deben sufrir isomerización con cada ciclo catalítico.

Malia a súa importancia biolóxica, o mecanismo de reacción da fumarase non se comprende totalmente. A reacción pode ser monitorizada en ambas as direccións; pero, é a formación de fumarato a partir de S-malato a que se coñece peor debido ao elevado valor da pKa do átomo HR (Fig. 1) que se retira da molécula sen a axuda de ningún cofactor ou coencima. Polo contrario, a reacción desde o fumarato ao L-malato coñécese mellor, e implica unha hidratación estereospecífica do fumarato para producir S-malato por trans-adición dun grupo hidroxilo e un átomo de hidróxeno por medio dunha trans-adición 1,4 do grupo hidroxilo. As primeiras investigacións sobre esta reacción suxerían que a formación do fumarato a partir de S-malato implicaba a deshidratación do malato para formar un intermediario carbocatiónico, o cal despois perdía o protón alfa para formar fumarato. Isto levou á conclusión de que na formación do S-malato a partir de fumarato por eliminación E1, a protonación do fumarato e formación do carbocatión ía seguida pola adición dun grupo hidroxilo procedente dunha molécula de H2O. Porén, os ensaios máis recentes proporcionaron probas de que o mecanismo realmente ten lugar por medio dunha eliminación catalizada por ácido-base por medio dun intermediato carbaniónico por eliminación E1cB (Figura 2).

## Ruta bioquímica 
A función da fumarase no ciclo do ácido cítrico é facilitar un paso de transición na produción de enerxía en forma do coencima NADH. No citosol o encima funciona metabolizando o fumarato, que é un subproduto do ciclo da urea e do catabolismo de certos aminoácidos.

O sitio de unión do fumarato é o sitio catalítico ou sitio A (centro activo). O sitio catalítico A está composto por residuos de aminoácidos pertencentes a tres das catro subunidades do encima tetramérico. Dous residuos catalíticos ácido-básicos potenciais da reacción son a His188 e a Lys324. As clasificacións dependen do arranxo da súa subunidade relativa, os seus requirimentos de ións metálicos, e a súa estabilidade térmica. Clasifícanse en fumarases de clase I e de clase II. As fumarase de clase I poden cambiar de estado ou quedar inactivas cando están sometidas a calor ou radiación, son sensibles ao anión superóxido, son dependentes do Fe2+, e son proteínas diméricas que constan de arredor de 120 kD. As fumarases de clase II, que se encontran tanto en procariotas coma en eucariotas, son encimas tetraméricos de 200.000 D que conteñen tres segmentos distintos con secuencias de aminoácidos significativamente homólogas. Son tamén dependentes do ferro e termoestables. Os procariotas teñen tres formas de fumarase, chamadas fumarase A, B e C. A fumarase C é unha fumarase de clase II, mentres que as fumarases A e B de *Escherichia coli* son da clase I.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Ligazóns externas 
* MeshName Fumarase
* Vídeo do fumarato → (S)L-malato