Estrutura da sintase do acetolactato, função, e revelação da droga

A sintase do acetolactato pode ser encontrada nas plantas, nos fungos, no archaea, e nas bactérias, mas não nos animais. Esta enzima é envolvida em condensar duas moléculas do piruvato para formar o acetolactato, ou o piruvato e o ketobutyrate 2. Isto conduz à formação de acetohidroxibutirato (AHB). No caso do eubacteria, como E.coli ou salmonelas typhimurium, três tipos de enzimas da sintase do acetolactato (AHAS) estam presente: AHAS MIM, AHAS II, AHAS III. Contudo, em E.coli, AHAS II for inactivo, quando nas salmonelas, AHAS III é inactivo.

AHAS é uma enzima (ThDP) diphosphate-dependente do thiamine que pertença ao piruvato (PO) oxidase-como a subfamília. Todos os membros desta família compartilham de uma estrutura de cristal tridimensional similar. Contudo, a diferença principal é que AHAS consiste em uma grande subunidade e em uma subunidade pequena, quando todos os membros restantes consistirem somente na grande subunidade. AHAS pode condensar duas moléculas do piruvato para formar o acetolactato que pode subseqüentemente ser usado para a biosíntese da acetoína.

A sintase do acetolactato existe geralmente como um dímero, mas os tetramers podem ser formados quando é cristalizado com herbicida. A grande subunidade consiste em três domínios-α, β, e γ, onde o domínio do α liga às bases da pirimidina, quando o domínio do γ ligar aos pirofosfato. Estes domínios consistem nas folhas paralelas do β que são cercadas por hélices do α. O diphosphate do Thiamine (ThDP), os íons²⁺ do magnésio, e o dinucleotide da flavin-adenina (FAD) são exigidos como cofactor para activar AHAS.

A reacção catalisada pela sintase do acetolactato envolve a condensação de duas moléculas do piruvato no acetolactato. A primeira etapa neste processo envolve o emperramento do piruvato ao centro activo da sintase do acetolactato, seguido pela ionização e pela adição de um grupo de carbonilo ao carbanion do diphosphate do thiamine para formar um intermediário tetrahedral.

Este intermediário submete-se subseqüentemente ao decarboxylation para liberar o dióxido de carbono. As etapas primeiras são comuns a todos os membros do piruvato (PO) oxidase-como a subfamília. Contudo, após as primeiras três etapas há uma divergência no mecanismo catalítico da sintase do acetolactato entre reinos e a espécie biológicos diferentes.

A sintase do acetolactato consiste em uma grande e subunidade pequena. Se estas duas subunidades são expressadas separada e incubadas então junto por algum tempo, podem constituir um holoenzyme. A subunidade pequena da sintase do acetolactato tem duas funções: ativando a subunidade catalítica e o regulamento da enzima através da inibição de feedback dos produtos finais. Foram denominados é por isso como unidades reguladoras. O tamanho das subunidades pequenas varia de 85-170 ácidos aminados e tem uma identidade da seqüência de menos de 25%.

Enquanto a sintase do acetolactato esta presente nos micro-organismos e nas plantas mas não nos animais, transformou-se um alvo original para a descoberta da droga e do herbicida. Esta enzima é um alvo para diversos herbicidas comerciais, tais como o sulfonylurea e o imidazolinone. Estes são os herbicidas poderosos que inibem selectivamente a sintase do acetolactato. Tais herbicidas são altamente eficazes, e assim que são exigidos somente nas pequenas quantidades, e têm a baixa toxicidade aos mamíferos, aumentando sua importância como agentes biocidal.

Dado a importância da sintase do acetolactato no metabolismo dos micro-organismos, os estudos recentes estão começando a explorar os inibidores desta enzima como antimicrobianos comerciais. Diversos estudos estão sendo conduzidos para caracterizar a sintase do acetolactato das bactérias e dos fungos, para analisar sua estrutura, e para fornecer dados em como estes podem potencial ser desenvolvidos na terapêutica antimicrobial.

Fontes