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40: Descarboxilación de aminoácidos - Biología


Objetivos de aprendizaje

  • Conozca los diversos métodos para determinar la desaminación y descarboxilación.

ENZIMAS DE AMINOÁCIDOS Y DECARBOXILASAS

Estos son aproximadamente 20 aminoácidos, y la mayoría de ellos pueden usarse con una bacteria u otra. Muchas de las pruebas bioquímicas se basan en el uso de proteínas y aminoácidos. En este laboratorio, observará 2 pruebas de aminoácidos diferentes, además de que agregué una tercera que quizás desee ejecutar más adelante.

La estructura de un alfa aminoácido en su forma no ionizada.

Hay 3 enzimas descarboxilasa que podemos analizar: arginina descarboxilasa, ornitina descarboxilasa y lisina descarboxilasa. Estas enzimas rompen el enlace que mantiene al grupo carboxílico (-COOH) con el resto del aminoácido. Como resultado, el producto final es una sustancia química básica que hace que el pH suba, cambiando el indicador brom cresol morado a morado.

Las deaminasas hacen lo contrario, eliminando los grupos amino y produciendo sustancias químicas que son ácidas. Realizamos una prueba de desaminasa, la fenilalanina desaminasa, que usa (FeCl_3 ) como reactivo, reaccionando con el ácido fenilpirúvico que resulta de la descomposición de la fenilalanina.

Nota

La prueba de descarboxilasa debe ser anaeróbica (asumiendo que su desconocido NO es un aerobio estricto), por lo que superpone los caldos con una capa de aceite mineral estéril.

Se aplica un caldo de base sin aminoácidos en cada organismo como control inoculado. Dado que el medio tiene azúcar, se está asegurando de que el organismo use el azúcar, haciendo que el indicador se vuelva amarillo. Esta NO es una reacción que grabes.

MATERIALES NECESARIOS: cada par de estudiantes ejecutará lo desconocido

  • Caldo base Moeller, sin aminoácidos añadidos
  • Caldos de descarboxilasa Moeller: ornitina, lisina, arginina
  • agar fenilalanina inclinado
  • aceite mineral
  • pipeta y bomba pi
  • DESPUÉS DE LA INCUBACIÓN: FeCl3 reactivo

EL PROCEDIMIENTO

  1. Inocular el caldo descarboxilasa con la bacteria y cubrir con una capa de aceite mineral (NO aceite de inmersión). La capa debe tener 1 / 4-1 / 2 pulgada de profundidad.
  2. Inocular la inclinación de fenilalanina desaminasa como lo haría con una inclinación normal.
  3. Incubar a la temperatura óptima del organismo, 25º C o 37º C, durante un par de días.
  4. DESPUÉS DE LA INCUBACIÓN:
    • Los caldos de descarboxilasa se leen tal cual, sin agregar reactivo.
    • Se añaden 6-8 gotas de cloruro férrico al agar de fenilalanina inclinado, lavando el sesgo. Leer inmediatamente.

INTERPRETACIÓN

CALDOS DE ARGININA, LISINA, ORNITINA DESCARBOXILASA

En un pH básico, como resultado del proceso de descarboxilación, el brom cresol violeta será un púrpura o púrpura-gris.

FENILALANINA DESAMINASA

El FeCl3 reacciona con el ácido producido como resultado de la desaminación, volviendo la inclinación un verde aguacate.

PREGUNTAS

  1. En presencia de la enzima descarboxilasa, la cadena lateral de amina de la molécula de aminoácido se cortará --- VERDADERO o ¿FALSO?
  2. ¿Por qué agregar aceite mineral a los caldos de aminoácidos descarboxilasa?
  3. ¿Cuál es el aminoácido en el agar de desaminación?

Producción microbiana de compuestos relacionados con aminoácidos

Corynebacterium glutamicum es el caballo de batalla de la producción de aminoácidos proteinogénicos utilizados en la biotecnología de alimentos y piensos. Después de más de 50 años de producción segura de aminoácidos, C. glutamicum también se ha diseñado recientemente para la producción de compuestos derivados de aminoácidos, que encuentran diversas aplicaciones, por ejemplo, como sintones para la industria química en varios mercados, incluido el mercado de polímeros. Los compuestos derivados de aminoácidos tales como ω-aminoácidos no proteinogénicos, α,-diaminas y aminoácidos cíclicos o hidroxilados tienen cadenas principales de carbono y grupos funcionales similares a sus precursores de aminoácidos. La descarboxilación de aminoácidos puede producir ω-aminoácidos tales como β-alanina, γ-aminobutirato y δ-aminovalerato, así como α, ω-diaminas tales como putrescina y cadaverina. Dado que la transaminación es el paso final en varias rutas de biosíntesis de aminoácidos, los 2-cetoácidos como precursores de aminoácidos inmediatos también son susceptibles de producción utilizando cepas de C. glutamicum recombinantes. Se describirán enfoques para la ingeniería metabólica de C. glutamicum para la producción de compuestos derivados de aminoácidos y, cuando corresponda, se hará referencia a la producción a partir de fuentes de carbono alternativas o al uso de la línea de genoma. La excelente experiencia de fermentación a gran escala con C. glutamicum ofrece la posibilidad de que estos productos especiales derivados de aminoácidos puedan ingresar a mercados de gran volumen.

Palabras clave: 2-cetoglutarato 2-cetoisocaproato 2-cetoisovalerato Beta-alanina Cadaverina Diaminas Ectoína GABA L-Citrulina L-Ornitina Putrescina Piruvato Trans-4-hidroxiprolina.


Descarboxilación de aminoácidos catalizada por piridoxal *

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Koeller, K. M. y Wong, C.-H. Enzimas para síntesis química. Naturaleza 409, 232–240 (2001).

Kan, S. B. J., Huang, X., Gumulya, Y., Chen, K. & amp Arnold, F. H. Síntesis de organoborano quiral programada genéticamente. Naturaleza 552, 132 (2017).

Savile, C. K. y col. Síntesis asimétrica biocatalítica de aminas quirales a partir de cetonas aplicadas a la fabricación de sitagliptina. Ciencias 329, 305–309 (2010).

Harris, C., Kannan, R., Kopecka, H. & amp Harris, T. El papel del sustituyente de cloro en el antibiótico vancomicina: preparación y caracterización de mono y dideclorovancomicina. Mermelada. Chem. Soc. 107, 6652–6658 (1985).

Groll, M., Huber, R. & amp Potts, BCM Las estructuras cristalinas de salinosporamida A (NPI-0052) y B (NPI-0047) en complejo con el proteasoma 20S revelan importantes consecuencias de la apertura del anillo de β-lactona y un mecanismo de vinculante. Mermelada. Chem. Soc. 128, 5136–5141 (2006).

Latham, J., Brandenburger, E., Shepherd, S. A., Menon, B. R. K. y Micklefield, J. Desarrollo de enzimas halogenasas para su uso en síntesis. Chem. Rvdo. 118, 232–269 (2018).

Gkotsi, D. S., Dhaliwal, J., McLachlan, M. M., Mulholand, K. R. & amp Goss, R. J. Halogenasas: herramientas poderosas para la biocatálisis (aplicaciones de mecanismos y alcance). Curr. Opin. Chem. Biol. 43, 119–126 (2018).

Neumann, C. S., Fujimori, D. G. & amp Walsh, C. T. Estrategias de halogenación en la biosíntesis de productos naturales. Chem. Biol. 15, 99–109 (2008).

Marchand, J. A. et al. Descubrimiento de una vía para la biosíntesis de aminoácidos de alquino terminal. Naturaleza 567, 420–424 (2019).

Vaillancourt, F. H., Yeh, E., Vosburg, D. A., O'Connor, S. E. & amp Walsh, C. T. Cloración críptica por una enzima de hierro no hemo durante la biosíntesis de ciclopropil aminoácidos. Naturaleza 436, 1191–1194 (2005).

Nakamura, H., Schultz, E. E. & amp Balskus, E. P. Una nueva estrategia para la alquilación de anillos aromáticos en la biosíntesis de cilindrosciclofanos. Nat. Chem. Biol. 13, 916–921 (2017).

Anslyn, E. V. y Dougherty, D. A. Química orgánica física moderna (Ciencias Universitarias, 2006).

Agarwal, V. et al. Reacciones enzimáticas de halogenación y deshalogenación: generalizadas y mecánicamente diversas. Chem. Rvdo. 117, 5619–5674 (2017).

Liang, T., Neumann, C. N. & amp Ritter, T. Introducción de flúor y grupos funcionales que contienen flúor. Ange. Chem. En t. Ed. Engl. 52, 8214–8264 (2013).

Petrone, D. A., Ye, J. & amp Lautens, M. Formación moderna de enlaces carbono-halógeno catalizados por metales de transición. Chem. Rvdo. 116, 8003–8104 (2016).

Shilov, A. E. & amp Shul’pin, G. B. Activación de enlaces C-H por complejos metálicos. Chem. Rvdo. 97, 2879–2932 (1997).

Bollinger, J. M. y col. en Oxigenasas dependientes de 2-oxoglutarato (eds Hausinger R.P. & amp Schofield, C.J.) 95-122 (Royal Society of Chemistry, Londres, 2015).

Blasiak, L. C., Vaillancourt, F. H., Walsh, C. T. & amp Drennan, C. L. Estructura cristalina de la halogenasa de hierro no hemo SyrB2 en la biosíntesis de siringomicina. Naturaleza 440, 368–371 (2006).

Mitchell, A. J. et al. Base estructural para la halogenación por la enzima WelO5 dependiente de hierro y 2-oxo-glutarato. Nat. Chem. Biol. 12, 636–640 (2016).

Vaillancourt, F. H., Yin, J. & amp Walsh, C. T. SyrB2 en la biosíntesis de siringomicina E es un α-cetoglutarato de Fe II no hemo y O2-halogenasa dependiente. Proc. Natl Acad. Sci. Estados Unidos 102, 10111–10116 (2005).

Hillwig, M. L. & amp Liu, X. Una nueva familia de halogenasas dependientes de hierro actúa sobre sustratos independientes. Nat. Chem. Biol. 10, 6–10 (2014).

Ortega, M. A. & amp van der Donk, W. A. ​​Nuevos conocimientos sobre la lógica biosintética de los productos naturales de péptidos sintetizados ribosómicamente y modificados postraduccionalmente. Cell Chem. Biol. 23, 31–44 (2016).

Runguphan, W., Qu, X. & amp O’Connor, S. E. Integración de la formación de enlaces carbono-halógeno en el metabolismo de las plantas medicinales. Naturaleza 468, 461–464 (2010).

Challis, G. L., Ravel, J. & amp Townsend, C. A. Modelo predictivo basado en la estructura del reconocimiento de aminoácidos por dominios de adenilación de la sintetasa de péptido no ribosómico. Chem. Biol. 7, 211–224 (2000).

Dunwell, J. M., Purvis, A. & amp Khuri, S. Cupins: ¿la superfamilia de proteínas más funcionalmente diversa? Fitoquímica 65, 7–17 (2004).

Pandurangan, A. P., Stahlhacke, J., Oates, M. E., Smithers, B. & amp Gough, J. La base de datos SUPERFAMILY 2.0: una actualización significativa del proteoma y un nuevo servidor web. Ácidos nucleicos Res. 47, D490 – D494 (2019).

Kulik, H. J. & amp Drennan, C. L. La colocación del sustrato influye en la reactividad en las halogenasas e hidroxilasas de Fe (II) no hemo. J. Biol. Chem. 288, 11233–11241 (2013).

Matthews, M. L. et al. Formación desencadenada por sustrato y notable estabilidad del intermedio cloroferilo que escinde el enlace C-H en la halogenasa alifática, SyrB2. Bioquímica 48, 4331–4343 (2009).

Puri, M., Biswas, A. N., Fan, R., Guo, Y. & amp Que, L. Modelado de halogenasas de hierro no hemo: complejos de oxoiron (IV) -haluro de alto espín que halogenan enlaces C – H. Mermelada. Chem. Soc. 138, 2484–2487 (2016).

Galonić, D. P., Barr, E. W., Walsh, C. T., Bollinger, J. M. & amp Krebs, C. Dos intermedios de Fe (IV) interconvertidos en la cloración alifática por la halogenasa CytC3. Nat. Chem. Biol. 3, 113–116 (2007).

Wong, S. D. y col. Aclaración del intermedio Fe (IV) = O en el ciclo catalítico de la halogenasa SyrB2. Naturaleza 499, 320–323 (2013).

Srnec, M. & amp Solomon, E. I. Contribuciones orbitales moleculares fronterizas a la cloración frente a la selectividad por hidroxilación en la halogenasa de hierro no hemo SyrB2. Mermelada. Chem. Soc. 139, 2396–2407 (2017).

Matthews, M. L. et al. El posicionamiento del sustrato controla la partición entre halogenación e hidroxilación en la halogenasa alifática, SyrB2. Proc. Natl Acad. Sci. Estados Unidos 106, 17723–17728 (2009).

Mitchell, A. J. et al. Reprogramación guiada por la estructura de una hidroxilasa para halogenar su sustrato de molécula pequeña. Bioquímica 56, 441–444 (2017).

Zhang, Z. y col. Estructura cristalina de un complejo de clavaminato sintasa – Fe (II) –2-oxoglutarato – sustrato – NO: evidencia de reordenamientos centrados en el metal. FEBS Lett. 517, 7–12 (2002).

Martinie, R. J. y col. Correlación experimental de la posición del sustrato con el resultado de la reacción en la halogenasa alifática, SyrB2. Mermelada. Chem. Soc. 137, 6912–6919 (2015).

Gerlt, J. A. Enzimología genómica: herramientas web para aprovechar el espacio de secuencia-función de la familia de proteínas y el contexto del genoma para descubrir funciones novedosas. Bioquímica 56, 4293–4308 (2017).

Matthews, M. L. et al. Nitración y azidación directa de carbonos alifáticos por una halogenasa dependiente de hierro. Nat. Chem. Biol. 10, 209–215 (2014).

Fu, G. C. Catálisis de metales de transición de reacciones de sustitución nucleofílica: una alternativa radical a Snorte1 y Snorte2 procesos. ACS Cent. Sci. 3, 692–700 (2017).

Nyffeler, P. T., Liang, C.-H., Koeller, K. M. y Wong, C.-H. La química de la interconversión amina-azida: diazotransferencia catalítica y reducción regioselectiva de azidas. Mermelada. Chem. Soc. 124, 10773–10778 (2002).

Sletten, E. M. & amp Bertozzi, C. R. Química bioorthogonal: pesca de la selectividad en un mar de funcionalidad. Angew. Chem. En t. Ed. Engl. 48, 6974–6998 (2009).

Roughley, S. D. y Jordan, A. M. La caja de herramientas del químico medicinal: un análisis de las reacciones utilizadas en la búsqueda de candidatos a fármacos. J. Med. Chem. 54, 3451–3479 (2011).

Gatto, G. J., Boyne, M. T., Kelleher, N. L. & amp Walsh, C. T. Biosíntesis del ácido pipecólico por RapL, una lisina ciclodeaminasa codificada en el grupo de genes de rapamicina. Mermelada. Chem. Soc. 128, 3838–3847 (2006).

Goodman, J. L. et al. Ornitina ciclodesaminasa: estructura, mecanismo de acción e implicaciones para la familia μ-cristalina. Bioquímica 43, 13883–13891 (2004).

Wendisch, V. F., Mindt, M. & amp Pérez-García, F. Producción biotecnológica de mono y diaminas utilizando bacterias: avances recientes, aplicaciones y perspectivas. Apl. Microbiol. Biotechnol. 102, 3583–3594 (2018).

Takatsuka, Y., Yamaguchi, Y., Ono, M. & amp Kamio, Y. Clonación de genes y caracterización molecular de lisina descarboxilasa de Selenomonas ruminantium delinear su relación evolutiva con las ornitina descarboxilasas de eucariotas. J. Bacteriol. 182, 6732–6741 (2000).

Rudman, D. & amp Meister, A. Transamination en Escherichia coli. J. Biol. Chem. 200, 591–604 (1953).

Shimizu, Y. et al. Traducción libre de células reconstituida con componentes purificados. Nat. Biotechnol. 19, 751–755 (2001).

Edgar, R. C. MUSCLE: un método de alineación de secuencias múltiples con una complejidad de tiempo y espacio reducida. Bioinformática BMC 5, 113 (2004).

Larsson, A. AliView: un visor y editor de alineación rápido y ligero para grandes conjuntos de datos. Bioinformática 30, 3276–3278 (2014).

Huang, Y., Niu, B., Gao, Y., Fu, L. & amp Li, W. CD-HIT Suite: un servidor web para agrupar y comparar secuencias biológicas. Bioinformática 26, 680–682 (2010).

Jones, D. T., Taylor, W. R. y Thornton, J. M. La generación rápida de matrices de datos de mutación a partir de secuencias de proteínas. Computación. Apl. Biosci. 8, 275–282 (1992).

Crooks, G. E., Hon, G., Chandonia, J.-M. & amp Brenner, S. E. WebLogo: un generador de logotipos de secuencias. Genome Res. 14, 1188–1190 (2004).

Kabsch, W. XDS. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 66, 125–132 (2010).

Evans, P. R. & amp Murshudov, G. N. ¿Qué tan buenos son mis datos y cuál es la resolución? Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 69, 1204–1214 (2013).

Winn, M. D. y col. Descripción general de la suite CCP4 y desarrollos actuales. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 67, 235–242 (2011).

Skubák, P. & amp Pannu, N. S. Solución automática de estructura de proteínas a partir de datos de rayos X débiles. Nat. Comun. 4, 2777 (2013).

Cowtan, K. El software Buccaneer para la construcción de modelos automatizados. 1. Rastreo de cadenas de proteínas. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 62, 1002–1011 (2006).

Emsley, P., Lohkamp, ​​B., Scott, W. G. & amp Cowtan, K. Características y desarrollo de Coot. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 66, 486–501 (2010).

Adams, P. D. et al. PHENIX: un sistema integral basado en Python para la solución de estructuras macromoleculares. Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr. 66, 213–221 (2010).


Conclusiones

En resumen, se describe una cascada biocatalítica en la que ambos enantiómeros de los 4-hidroxi-2-oxoácidos altamente versátiles se producen a partir de 1-α-aminoácidos canónicos y no canónicos. El paso clave de desaminación oxidativa realizado por PmaLAAD solo requiere oxígeno molecular, mientras que la adición de aldol al formaldehído en el segundo paso permite el acceso a ambos enantiómeros de los derivados 4-hidroxi-2-oxoácidos usando una carboligasa seleccionada apropiadamente. La característica clave para producir el producto aldólico con alta conversión global fue un gran exceso del aceptor aldólico que desplaza el equilibrio de reacción del paso aldólico al aducto correspondiente. Los resultados demostraron con éxito que la cascada de dos enzimas diseñada puede servir como una herramienta para derivar bloques de construcción para aplicaciones farmacéuticas directamente a partir de abundantes l-α-aminoácidos canónicos y no canónicos.

La estrategia proporcionó productos aldólicos que son precursores adecuados para una variedad de transformaciones quimioenzimáticas. La ruta seleccionada hacia los derivados del ácido 3-hidroxicarboxílico 2-sustituidos produce bloques de construcción relevantes para los compuestos activos farmacéuticos. Este protocolo ofrece una alternativa benigna a los métodos establecidos, proporcionando ambos enantiómeros con buenos rendimientos.


La tasa de descarboxilación espontánea de aminoácidos

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La enzima utiliza fosfato de piridoxal (PLP), la forma activa de vitamina B6, como cofactor. El PLP es esencial para el mecanismo de descarboxilación en AADC. En la enzima activa, PLP se une a lisina-303 de AADC como base de Schiff. Tras la unión del sustrato, Lys-303 es desplazado por la amina del sustrato. Esto posiciona el carboxilato del sustrato dentro del sitio activo de tal manera que se favorece la descarboxilación. La descarboxilación del sustrato produce un intermedio quinonoide, que posteriormente se protona para producir un aducto de base de Schiff de PLP y el producto descarboxilado. Luego, Lys-303 puede regenerar la base Schiff original, liberando el producto mientras retiene el PLP. [2]

Al sondear esta descarboxilación catalizada por PLP, se ha descubierto que existe una diferencia en la concentración y la dependencia del pH entre sustratos. La DOPA se descarboxila de manera óptima a pH 5,7 y una concentración de PLP de 0,125 mM, mientras que se encontró que las condiciones para la descarboxilación óptima de 5-HTP eran pH 8,3 y PLP 0,3 mM. [3]

La descarboxilasa aromática de L-aminoácido es activa como homodímero. Antes de la adición del cofactor fosfato de piridoxal, la apoenzima existe en una conformación abierta. Tras la unión del cofactor, se produce una gran transformación estructural a medida que las subunidades se acercan y cierran el sitio activo. Este cambio conformacional da como resultado la holoenziema activa y cerrada. [4]

En modelos murinos deficientes en PLP, se ha observado que los niveles de dopamina no se desvían significativamente de las muestras suplementadas con PLP; sin embargo, la concentración de serotonina en el modelo cerebral deficiente fue significativa. Este efecto variable de la deficiencia de PLP indica posibles isoformas de AADC con especificidad de sustrato diferencial para DOPA y 5-HTP. Los estudios de diálisis también sugieren que la isoforma potencial responsable de la descarboxilación de DOPA tiene una mayor afinidad de unión por PLP que la de la 5-HTP descarboxilasa. [3]

La regulación de AADC, especialmente en lo que se refiere a la descarboxilación de L-DOPA, se ha estudiado ampliamente. AADC tiene varios sitios de reconocimiento de proteína quinasa A (PKA) y proteína quinasa G conservados, con los residuos S220, S336, S359, T320 y S429 como posibles aceptores de fosfato. In vitro Los estudios han confirmado que tanto la PKA como la PKG pueden fosforilar la AADC, lo que provoca un aumento significativo de la actividad. [5] [6] Además, se ha demostrado que los antagonistas del receptor de dopamina aumentan la actividad de AADC en modelos de roedores, mientras que la activación de algunos receptores de dopamina suprime la actividad de AADC. [7] Dicha regulación mediada por receptores es bifásica, con una activación inicial a corto plazo seguida de una activación a largo plazo. Se cree que la activación a corto plazo se produce a través de la activación de la quinasa y la posterior fosforilación de AADC, mientras que la sensibilidad de la activación a largo plazo a los inhibidores de la traducción de proteínas sugiere la regulación de la transcripción del ARNm. [8]

AADC cataliza varias reacciones de descarboxilación diferentes: [9]

    a la dopamina - un neurotransmisor a la fenetilamina - una traza de amina que funciona como neuromodulador de la tiramina - un neuromodulador de trazas de amina a la histamina - un neurotransmisor a la triptamina - un neuromodulador de trazas de amina a la serotonina (5-hidroxitriptamina) - un neurotransmisor

Sin embargo, algunas de estas reacciones no parecen tener mucho o ningún significado biológico. Por ejemplo, la histamina se biosintetiza estrictamente a través de la enzima histidina descarboxilasa en humanos y otros organismos. [10] [11]

En la síntesis normal de neurotransmisores de dopamina y serotonina (5-HT), AADC no es el paso que limita la velocidad en ninguna de las reacciones. Sin embargo, AADC se convierte en el paso limitante de la síntesis de dopamina en pacientes tratados con L-DOPA (como en la enfermedad de Parkinson) y el paso limitante de la síntesis de serotonina en personas tratadas con 5-HTP (como en depresión leve o distimia). La carbidopa inhibe la AADC fuera de la barrera hematoencefálica para inhibir la conversión prematura de L-DOPA a la dopamina en el tratamiento del Parkinson.

En los seres humanos, AADC también es la enzima que limita la velocidad en la formación de trazas de aminas. La deficiencia aromática de L-aminoácido descarboxilasa se asocia con varios síntomas como retraso grave del desarrollo, crisis oculógira y disfunción autonómica. El espectro molecular y clínico de la deficiencia de AAAC es heterogéneo. El primer caso de deficiencia de AADC se describió en hermanos gemelos en 1990. Los pacientes pueden tratarse con agonistas de la dopamina, inhibidores de la MAO y piridoxina (vitamina B6). [15] El fenotipo clínico y la respuesta al tratamiento son variables y se desconoce el resultado funcional y a largo plazo. Para proporcionar una base para mejorar la comprensión de la epidemiología, la correlación genotipo-fenotipo y el resultado de estas enfermedades, su impacto en la calidad de vida de los pacientes, y para evaluar las estrategias diagnósticas y terapéuticas, el Grupo de Trabajo Internacional no comercial sobre Trastornos relacionados con neurotransmisores (iNTD). [dieciséis]

Los estudios inmunohistoquímicos han revelado que AADC se expresa en varios tipos de células neuronales, como las neuronas serotoninérgicas y catecolaminérgicas. Las neuronas que expresan AADC pero que no se consideran neuronas de células monoaminérgicas clásicas se denominan células D. También se han encontrado células inmunorreactivas para AADC en el tronco del encéfalo humano. Estas células incluyen células pigmentadas con melanina que se designan típicamente como catecolaminérgicas y también pueden ser serotoninérgicas. Se informa de una localización significativa de células dopaminérgicas que también son inmunorreactivas para AADC en la sustancia negra, el área tegmental ventral y la formación reticular mesencefálica. A diferencia de informes anteriores sobre modelos animales, es poco probable que se observen células noaminérgicas (células D) en el cerebro humano. [17]

El gen que codifica la enzima se denomina DDC se encuentra en el cromosoma 7 en humanos. [18] Consta de 15 exones que codifican una proteína de 480 aminoácidos. [19] Se han investigado polimorfismos de un solo nucleótido y otras variaciones genéticas en relación con los trastornos neuropsiquiátricos, por ejemplo, una deleción de un par de bases en 601 y una deleción de cuatro pares de bases en 722-725 en el exón 1 en relación con el trastorno bipolar [ 20] y autismo. No se encontró una correlación directa entre la variación genética y el autismo. [21]

Más de 50 mutaciones de DDC se han correlacionado con la deficiencia de AADC [22]. Esta condición es más prevalente en Asia, presumiblemente debido al efecto fundador. [23]

Se han observado promotores y eventos de corte y empalme alternativos que conducen a diversas formas de la enzima AADC. El uso exclusivo de ciertos promotores conduce a la transcripción de solo el primer exón para producir una isoforma extraneuronal, y el corte y empalme del exón 3 conduce a un producto desprovisto de actividad enzimática. Los análisis a través de muestras porcinas han dilucidado dos isoformas de AADC, que resultan de la exclusión del exón 5 y los exones 5 y 6, que carecen de una parte del dominio descarboxilante. [19]


Prueba de descarboxilación: tipos, principios, usos

Las descarboxilasas son un grupo de enzimas específicas de sustrato que son capaces de reaccionar con la porción carboxilo (COOH) de los aminoácidos, formando aminas de reacción alcalina y dióxido de carbono como subproducto. El aumento del pH del medio se detecta mediante un cambio de color de los indicadores de pH púrpura bromocresol y rojo cresol.

El púrpura de bromcresol se vuelve púrpura a un pH alcalino y se vuelve amarillo a un pH ácido.

Cada enzima descarboxilasa es específica de un aminoácido. Lisina, ornitina y arginina son los tres aminoácidos probados de forma rutinaria en la identificación de Enterobacteriaceae.

Los productos amínicos específicos son:

Estos subproductos son suficientes para elevar el pH de los medios para que el caldo gire púrpura. El medio utilizado es el caldo de arginina dihidrolasa, que es un caldo nutritivo complementado con arginina al 0,5%.

La arginina se hidroliza a ornitina. (La arginina se convierte primero en citrulina a través de la reacción de dihidrolasa, en la que el grupo NH2 se elimina de la arginina. A continuación, la citrulina se convierte en ornitina). Luego, la ornitina sufre descarboxilación para formar putrescina. La producción de amina, putrescina, eleva el pH y el indicador de pH Bromo cresol púrpura da púrpura color en el medio (condición alcalina).

Si el medio inoculado es amarillo, o si no hay cambio de color, el organismo es descarboxilasa negativo para ese aminoácido. Si el medio se vuelve púrpura, el organismo es descarboxilasa positivo para ese aminoácido.

  1. Moeller descarboxilasa base-4 tubos con lisina, ornitina y clorhidrato de agrinina al 1% y control
  1. Inocular el medio de prueba, cubierto con aceite de parafina estéril. (Los tubos inoculados deben protegerse del aire para evitar una falsa alcalinización en la superficie del medio)
  2. Incubar y leer diariamente durante cuatro días.
  1. Lisina: Enterobacter cloacae
  2. Ornitina: Klebsiella pneumoniae
  3. Arginina: Neumonía por Klebsiella

Usos de las pruebas de descarboxilación:

Prueba de arginina descarboxilasa: Ayuda a diferenciar bacterias entéricas con características fisiológicas estrechamente relacionadas.


40: Descarboxilación de aminoácidos - Biología

Facultad de Agricultura, Universidad Shinshu

Facultad de Agricultura, Universidad Shinshu

1969 Volumen 40 Número 12 Páginas 544-550

    Publicado: 1969 Recibido: 14 de mayo de 1969 Disponible en J-STAGE: 10 de marzo de 2008 Aceptado: - Publicación avanzada en línea: - Revisado: -
Información de corrección

Fecha de la corrección: 10 de marzo de 2008 Motivo de la corrección: - Corrección: Detalles del ARCHIVO PDF: -

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La descarboxilación de aminoácidos por Brevibacterium linens se investigó manométricamente.
Dado que la formación de aminas volátiles en medios ricos en aminoácidos fue significativamente mayor, se consideró que los aminoácidos se descarboxilaban fácilmente por Brev. ropa de cama. El aminoácido descarboxilasa crudo de Brev. A continuación, se extrajo la ropa de cama del organismo secado con acetona y se determinaron las actividades enzimáticas hacia trece aminoácidos tales como glicina, etc., en diversas condiciones. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
(1) Generalmente se observaron descarboxilaciones significativas con lisina, alanina, leucina, ácido glutámico y tirosina a un valor de pH entre 5,0 y 7,0 y 30 ° C. La leucina y la tirosina se descarboxilaron óptimamente a pH 7,0 y 30 ° C, y la lisina, la alanina y el ácido glutámico estaban a pH 7,0 y 35 ° C.
La descarboxilación de lisina fue el más notable entre estos aminoácidos, y la lisina tenía un Qco2 de 13,0 a pH 7,0 y 35 ° C.
(2) Las actividades del aminoácido descarboxilasa se variaron con la edad del cultivo.El pH del cultivo aumentó gradualmente a pH alcalino con el aumento del período de incubación y las descarboxilasas preparadas a partir de los cultivos de 48 y 72 horas tuvieron una actividad máxima hacia la alanina. y lisina, leucina, ácido glutámico y tirosina, respectivamente.
Estas actividades enzimáticas se mejoraron mediante la adición de glucosa al medio de cultivo, pero la glucosa no redujo el pH del cultivo de Brev. ropa de cama.
(3) Las aminas producidas a partir de lisina, alanina, leucina, ácido glutámico y tirosina fueron cadaverina, monometilamina, isoamil amina y ácido gamma-amino butírico y tiramina, respectivamente.


Conclusiones y perspectivas de futuro

La comercialización de métodos de producción de combustibles gaseosos de origen biológico es fundamental para respaldar los desafíos globales de realizar suministros de energía renovable y reducir la huella de carbono y otros contaminantes. Se necesitan más investigaciones para desarrollar la producción de alcanos sintonizables en todo el espectro de hidrocarburos de cadena corta a muy larga, convirtiendo eficazmente los microorganismos en los "campos petrolíferos del futuro". Esto satisfará la demanda de mezclar o incluso reemplazar la actual dependencia de los combustibles derivados del petróleo y los precursores sintéticos.

La transición de la investigación de "prueba de principio" a la comercialización exitosa requiere una comprensión detallada de los factores tecnoeconómicos asociados con el escalado de los procesos biológicos. Un estudio reciente sobre el potencial comercial de la producción de gas alcano fermentativo identificó parámetros clave que necesitaban optimización para permitir la producción rentable de combustible y propuso mitigaciones para superar estas barreras [6]. Estas mitigaciones incluyeron la transición hacia microorganismos industriales robustos que requieren costos de capital y de funcionamiento drásticamente reducidos, la obtención de fuentes de energía renovables y de bajo costo, y el aumento de los títulos de producción de gas. Esto último es particularmente importante para la producción biológica de alcanos, ya que se cree que la etapa terminal de deformilación / descarboxilación dependiente de ADO / CvFAP es la etapa limitante de la velocidad.

La identificación de las barreras importantes para el éxito comercial puede ayudar a centrar la investigación adicional, por ejemplo, para mejorar las eficiencias biocatalíticas in vivo, mediante la aplicación de estrategias de evolución o rediseño de enzimas para aumentar las velocidades de reacción, la estabilidad y la expresión dentro de un chasis elegido. El advenimiento de las técnicas de biología sintética permite una optimización más profunda del desarrollo de procesos más allá del rediseño enzimático tradicional. Se pueden obtener mejoras en la productividad optimizando las partes reguladoras del ADN [74], tanto a nivel transcripcional como traslacional [75, 76], mediante la ingeniería metabólica de vías de suministro auxiliar para aliviar los cuellos de botella y la eliminación o regulación a la baja de reacciones secundarias competitivas. Estas son áreas importantes de optimización de procesos realizadas a través de la bioingeniería, pero la optimización general del proceso será esencial más allá de la necesidad de mejorar las fábricas de células microbianas para la producción de gas bio-alcano.

La reducción sin precedentes de la actividad económica mundial y la movilidad durante principios de 2020 debido a la pandemia de Covid 19 ha reducido la demanda mundial de energía en un 3,8% con respecto al mismo período de 2019 [77]. A pesar de esto, los suministros de combustibles fósiles siguen siendo limitados y no renovables, con una demanda aún en niveles altos. Por lo tanto, el desarrollo de la biofabricación sostenible (en última instancia) de hidrocarburos gaseosos es oportuno, y el éxito se mide por la capacidad de competir en precio y abundancia con las rutas de síntesis comerciales y no renovables existentes.


Ver el vídeo: Desaminación Oxidativa Transaminación Transdesaminación y otras fuentes de amoniaco (Enero 2022).