| Fluorinasa (fluoruro de adenosilo sintasa) | |
|---|---|
| Identificadores | |
| Código KF | 2.5.1.63 |
| Bases de datos de enzimas | |
| IntEnz | vista IntEnz |
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La fluorinasa ( EC 2.5.1.63 , adenosil-fluoro-sintetasa) es una enzima que cataliza la reacción entre el fluoruro aniónico y la S -adenosil-L-metionina , lo que resulta en la formación de L-metionina y 5'-fluoro-5'-desoxiadenosina . La 5'-fluoro-5'-desoxiadenosina es el primer compuesto organofluorado y es la base de la biosíntesis de compuestos orgánicos que contienen flúor en los organismos vivos. [1] La fluorinasa se aisló por primera vez de la bacteria del suelo Streptomyces cattleya. Más tarde, se encontraron homólogos de esta proteína en varias otras especies, en particular, en Streptomyces sp. MA37, Nocardia brasiliensis y Actinoplanes sp . N902-109. [2] Hasta la fecha, la fluorinasa es la única enzima capaz de catalizar la formación de enlaces entre el flúor y el carbono (los enlaces químicos más fuertes en química orgánica ). [3]
En 2007, se aisló del actinomiceto Salinospora tropica una enzima homóloga a la fluorinasa, la clorinasa , que asegura la introducción de cloro en los compuestos orgánicos debido a la formación de un enlace carbono-cloro. La clorinasa participa en la biosíntesis de salinosporamida A. [4]
La fluorinasa cataliza una reacción de sustitución nucleófila bimolecular ( S N 2 ) en la posición C-5' de la S-adenosil-metionina, mientras que la L-metionina actúa como un grupo saliente neutro. [5] [6] La velocidad de la reacción en presencia de fluorinasa aumenta 10 6 −10 15 [7] veces en comparación con la reacción sin catalizador. Sin embargo, la fluorinasa se considera una enzima lenta, con un número de recambio ( kcat ) de 0,06 min - 1 . [8] El gran valor de la barrera cinética de esta reacción se explica por la fuerte hidratación de los aniones fluoruro , en relación con esto, la formación de un enlace carbono-flúor tiene altos valores de energía de activación . Al mismo tiempo, se necesita una proporción significativa de energía para "limpiar" los aniones de fluoruro de las moléculas de agua asociadas; como resultado, se forma un nucleófilo fuerte a partir de fluoruro en el centro activo de la enzima, que ataca al sustrato.
La reacción catalizada por la fluorinasa es reversible y, tras la incubación de 5'-fluoro-5'-desoxiadenosina y L-metionina con fluorinasa, se forman S-adenosil-L-metionina y el anión fluoruro. [9] La sustitución de L-metionina por L-selenometionina conduce a un aumento de 6 veces en la velocidad de la reacción inversa, que se debe a un aumento en la nucleofilia como resultado de la sustitución de azufre por selenio.
La fluorinasa tiene una selectividad relativamente baja por los aniones haluro, ya que la enzima puede catalizar la adición de aniones cloruro. Aunque el equilibrio de la reacción entre S-adenosil-L-metionina y el anión fluoruro se desplaza hacia los productos, en una reacción similar con el anión cloruro, el equilibrio se desplaza hacia los materiales de partida. La incubación de S-adenosil-L-metionina y aniones de cloruro en un medio que contiene fluorinasa no da como resultado la formación de 5'-cloro-5'-desoxiadenosina hasta que se agrega L-aminoácido oxidasa. La importancia de la L-aminoácido oxidasa es la oxidación de la L-metionina al oxoácido correspondiente. Una disminución de la concentración del producto de la primera reacción (L-metionina) conduce a un desplazamiento del equilibrio según el principio de Le Chatelier ya la formación de 5'-cloro-5'-desoxiadenosina.
La baja especificidad con respecto a los aniones halogenuros y la diferente posición de equilibrio en las reacciones de introducción de flúor y cloro, brindan la posibilidad de una reacción de transhalogenación (reemplazo del cloro por flúor). La incubación de 5'-cloronucleósidos con la enzima y cantidades catalíticas de L-selenometionina o L-metionina da como resultado la formación de 5'-fluoronucleósidos. Con la introducción de aniones isotópicos 18 F en el medio de reacción , la reacción de transhalogenación se puede utilizar para obtener radiofármacos que se utilizan activamente en la tomografía por emisión de positrones . [10] [11]
Desde 2007, se han identificado 9 estructuras para esta clase de enzimas. En Protein Structure Database (PDB), estas proteínas corresponden a los siguientes códigos: PDB 1RQP , PDB 1RQR , PDB 2C2W , PDB 2C4T , PDB 2C4U , PDB 2C5B , PDB 2C5H , PDB 2CBX y PDB 2CC2 .
El nombre de la enzima se debe a la función. Estructuralmente, la fluorinasa es homóloga al tipo de enzima duf-62 . La enzima es un dímero de trímeros (2 moléculas cada una de tres subunidades). Los sitios activos están ubicados entre estas subunidades (interfaz de subunidades); una molécula puede unirse en cada sitio. [12]