• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Química
    Nueva familia en el bloque:un grupo novedoso de enzimas glicosídicas

    La enzima SGL, un miembro de la familia GH, participa en el metabolismo de β-1, 2-glucano, un carbohidrato extracelular que juega un papel importante en la simbiosis. Crédito:Universidad de Ciencias de Tokio

    Un grupo de investigadores de Japón ha descubierto una nueva enzima de un hongo del suelo. En su estudio publicado en el Revista de química biológica , especulan que esta enzima juega un papel importante en el ecosistema del suelo, y luego describa su estructura y acción. Una vez que se comprenda mejor la utilidad del producto principal de esta enzima en el futuro, esta enzima también podría explotarse con fines industriales. Los investigadores afirman, "Nuestro estudio arroja luz sobre el hecho de que todavía se están descubriendo nuevas enzimas. Posiblemente sienta las bases para futuras investigaciones para identificar nuevas enzimas que produzcan carbohidratos que alguna vez se pensó que eran extremadamente difíciles de preparar".

    Los carbohidratos son probablemente las moléculas orgánicas más versátiles del planeta, ya que desempeñan diversas funciones en los organismos. Respectivamente, las funciones y estructuras de las enzimas relacionadas con los carbohidratos son igualmente diversas. Las glucósido hidrolasas (GH) son enzimas que rompen los "enlaces glucosídicos" en los carbohidratos o azúcares. Los GH son el grupo más grande conocido de enzimas relacionadas con los carbohidratos, y el grupo sigue expandiéndose. Una familia novedosa GH144, fue identificado por el mismo grupo de investigación en el pasado a partir de una bacteria del suelo Chitinophaga pinensis y llamado CpSGL.

    La enzima endo-β-1, 2-glucanasa (SGL), un miembro de la familia GH, participa en el metabolismo de β-1, 2-glucano, que es un polisacárido (cadena de azúcar) compuesto de β-1, 2 unidades de glucosa unidas. β-1, El 2-glucano actúa como un carbohidrato extracelular que juega un papel importante en la simbiosis o infectividad de algunas bacterias. Sin embargo, el papel de los SGL en las células eucariotas y su relación con los SGL bacterianos no se comprenden bien.

    Este grupo de científicos japoneses de diferentes universidades y un instituto de investigación, trabajando en un proyecto colaborativo liderado por Masahiro Nakajima, ha descubierto una nueva enzima SGL de un hongo del suelo, Talaromyces funiculosus. La enzima en adelante llamado TfSGL, no mostró similitud de secuencia significativa con otras familias de GH conocidas. Sin embargo, mostró similitudes significativas con otras proteínas eucariotas con funciones desconocidas. Por lo tanto, los investigadores proponen que TfSGL y estas enzimas GH relacionadas se clasifiquen en una nueva familia, al que llaman GH162.

    Por lo general, cuando los científicos encuentran una proteína nueva, en este caso, una enzima:luego clonan el gen que contiene la secuencia que lo codifica para comprender mejor su funcionalidad. Este clon se denomina secuencia "recombinante". Se encontró que la proteína TfSGL recombinante (TfSGLr) descompone la β-1 tanto lineal como cíclica, 2-glucanos a soforosa, un carbohidrato más simple y pequeño.

    El análisis estereoquímico realizado por estos investigadores reveló que es una enzima inversora, una característica que está asociada con su mecanismo de acción. Encontraron que TfSGL descompone los soforooligosacáridos (β-1, 2-glucooligosacáridos), con grado de polimerización de 5 o más, al disacárido soforosa como producto principal.

    El análisis de la estructura cristalina de rayos X reveló que la estructura general de TfSGLr es similar a la de los miembros de la familia GH144 mencionados anteriormente, en particular CpSGL. Sin embargo, las dos enzimas son muy diferentes en las secuencias de aminoácidos, así como los sitios de reconocimiento del sustrato y las posiciones del catalizador base. Esta diferencia indica que TfSGL y sus homólogos probablemente forman una nueva familia, y que podría haber una relación evolutiva molecular entre GH144 y GH162.

    De hecho, la mayoría de los homólogos de TfSGL se encuentran en organismos eucariotas, particularmente hongos (Basidiomycota y Ascomycota), y mohos limosos (Mycetozoa). Algunas de estas especies están asociadas con la rizosfera, que es el ecosistema alrededor de la raíz y el suelo, donde el metabolismo del β-1 cíclico, El 2-glucano puede aparecer como parte de esta relación simbiótica con las plantas. Otras especies son parásitas, y por lo tanto, se cree que el β-1 cíclico, El 2-glucano podría usarse para reducir las respuestas inmunitarias en los huéspedes. También se especula que los homólogos de TfSGL están implicados en interacciones con otros organismos.

    Esta nueva enzima, TfSGL, descompone β-1, 2-glucano en soforosa. Según Nakajima, "A medida que las funciones y aplicaciones de sophorose se hagan más evidentes en el futuro, la enzima podría usarse potencialmente para la producción de soforosa. Las β-glucanasas ya juegan un papel importante en nuestras vidas, ya que se utilizan ampliamente en la producción de biocombustibles.

    Nakajima concluye con la suposición, "Las estructuras de las cadenas de azúcar son complejas y diversas, y las cadenas de azúcar también están involucradas en varios fenómenos de la vida. La síntesis y degradación de estructuras de cadenas de azúcar tan diversas son realizadas por enzimas, pero parece que solo se ha entendido un extremo de la diversidad. Con nuestra investigación, esperamos identificar genes que codifiquen nuevas enzimas que rompan las cadenas de azúcar y produzcan carbohidratos que alguna vez se consideraron extremadamente difíciles de preparar ".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com