Fosfoenolpiruvato carboxilase

A **fosfoenolpiruvato carboxilase**, tamén coñecida por **PEP carboxilase**, **PEPCase** ou **PEPC** (EC 4.1.1.31, PDB ID: ) é un encima da familia das carboxi-liases que se encontra en plantas e algunhas bacterias, que cataliza a adición de bicarbonato (HCO3−) ao fosfoenolpiruvato (PEP) para formar o composto de catro carbonos oxaloacetato e fosfato inorgánico (Pi), como parte do metabolismo fotosintético dalgúns organismos:

:PEP + HCO3− → oxaloacetato + Pi

Esta reacción utilízase para a fixación do carbono nos organismos con metabolismo ácido das crasuláceas (CAM) e fixación do carbono C4, e tamén para regular o fluxo a través do ciclo do ácido cítrico (ou de Krebs) en plantas e bacterias. A estrutura do encima e o seu mecanismo irreversible en dous pasos catalíticos foron ben estudados. A PEP carboxilase está moi regulada, tanto por fosforilación coma alostericamente.

## Estrutura encimática 
O encima PEP carboxilase está presente en plantas e algúns tipos de bacterias, mais non en fungos e animais. Os xenes que a codifican varían entre os distintos organismos, pero está estritamente conservada a parte correspondente aos sitios activo e alostérico, que se discuten nas seccións sobre mecanismo e regulación. A estrutura terciaria do encima está tamén conservada.

Determinouse a estrutura cristalina da PEP carboxilase en múltiples organismos, como por exemplo *Zea mays* (millo) e a bacteria *Escherichia coli*. Este dímero á súa vez ensámblase (menos estreitamente) con outro igual para formar o complexo completo de catro subunidades. As subunidades monómeras están compostas principalmente por hélices alfa (65%), Constan de 966 aminoácidos.

O sitio activo do encima non foi completamente caracterizado. Comprende un residuo conservado de ácido aspártico (D564) e outro de ácido glutámico (E566) que se unen non covalentemente a un ión metálico divalente que funciona como cofactor a través dos grupos funcionais carboxilo.

O cofactor metálico é necesario para coordinar os intermediarios enolato e dióxido de carbono; a molécula de CO2 só se pede nun 3% das veces. A PEP carboxilase xoga un papel clave ao fixar o CO2 (en forma de bicarbonato) no PEP para xerar oxaloacetato no tecido do mesofilo das follas. Este é despois volto a converter en piruvato (por medio do intermediario malato), para liberar o CO2 no tecido máis profundo das células do feixe vascular para que fixe o carbono o encima RuBisCO no ciclo de Calvin. O piruvato é convertido de novo en PEP nas células do mesofilo, e o ciclo empeza de novo, bombeando así activamente CO2.

A segunda función importante da PEP carboxilase é no ciclo CAM. Este ciclo é común en organismos que viven en hábitats áridos. As plantas non poden permitirse abrir os seus estomas durante o día para captar CO2, xa que perderían moita auga por transpiración. En vez diso, o que fan é abrilos pola noite, cando a evaporación de auga é mínima, e captan entón o CO2 ao fixalo no PEP e formar oxaloacetato pola acción da PEP carboxilase. O oxaloacetato é convertido a malato pola malato deshidroxenase e almacenado para usalo durante o día cando as reaccións da fase luminosa xeran enerxía (principalmente en forma de ATP) e equivalentes redutores como o NADPH para qjue funcione o ciclo de Calvin.

## Regulación 
miniatura|500px|Figura 3: vías de regulación da fosfoenolpiruvato (PEP) carboxilase

A PEP carboxilase está suxeita principalmente a dous niveis de regulación: fosforilación e regulación alostérica. A figura 3 mostra un esquema do mecanismo regulador.

A fosforilación pola fosfoenolpiruvato carboxilase quinase activa o encima, mentres que a fosfoenolpiruvato carboxilase fosfatase o inactiva. Tanto a quinase coma a fosfatase son reguladas por transcrición. Crese que o malato actúa como un inhibidor por retroalimentación dos niveis de expresión da quinase, e como un activador da expresión (transcrición) da fosfatase. Como o oxaloacetato se converte en malato nos organismos CAM e , as altas concentracións de malato activan a expresión da fosfatase, e esta despois desfosforila e así activa a PEP carboxilase, o que causa que xa non se acumule máis oxaloacetato e así non haxa máis conversión de oxaloacetato en malato. Por tanto, a produción de malato está regulada á baixa. e a frutosa 1,6-bisfosfato (F-1,6-BP).

Demostrouse que os equivalentes de enerxía como o AMP, ADP e ATP non teñen un efecto significativo sobre a PEP carboxilase.

A magnitude dos efectos alostéricos destas diferentes moléculas sobre a actividade da PEP carboxilase dependen de cada especie.

## Notas