As lipoxixenases () son unha familia de encimas que conteñen ferro que catalizan a dioxixenación de ácidos graxos poliinsaturados en lípidos que conteñen unha estrutura de cis,cis-1,4-pentadieno. Cataliza a seguinte reacción:

Ácido graxo + O2 → ácido graxo hidroperóxido

As lipoxixenases encóntranse en plantas, animais e fungos. Produtos orixinados polas lipoxixenases están implicados en diversas funcións celulares.

Función biolóxica e clasificación

Estes encimas son máis comúns en plantas, nas que poden intervir en diversos aspectos da fisioloxía da planta, como o crecemento, desenvolvemento, resistencia a pragas, senescencia e respostas a lesións. En mamíferos existen varios isocimas lipoxixenases, que están implicados no metabolismo dos eicosanoides (como as prostaglandinas, leucotrienos e eicosanoides non clásicos). Disponse de datos das secuencias das seguintes lipoxixenases:

Lipoxixenases de plantas (). As plantas expresan varios isocimas lipoxixenases citosólicos e tamén o que parece ser unha lipoxixenase cloroplástica. Araquidonato 5-lipoxixenase de mamífero (). Araquidonato 12-lipoxixenase de mamífero (). 15-lipoxixenase específica de célula eritroide de mamífero ().

miniatura|dereita|250px|A 15-lipoxixenase de coello (azul) cun inhibidor (amarelo) unido no sitio activo.

Estrutura 3D

Coñécense as estruturas de varias lipoxixenases, entre elas as seguintes: lipooxixenases da soia L1 e L3, 8-lipoxixenase do coral, 5-lipoxixenase humana, 15-lipoxixenase de coello, e dominio catalítico da 12-lipoxixenase de leucocito prcino. A proteína consta dun pequeno dominio PLAT N-terminal e un dominio maior catalítico C-terminal (ver a ligazón de Pfam neste artigo), que contén o sitio activo. Tanto nos encimas de plantas coma nos de animais, o dominio N-terminal contén un barril β antiparalelo de oito febras, pero nas lipoxixenases de soia este dominio é significativamente máis grande que no encima de coello. As lipooxixenases de plantas poden ser clivadas encimaticamente en dous fragmentos que permanecen estreitamente asociasdos mentres que o encima permanece activo; a separación dos dous dominios orixina a perda da actividade catalítica. O dominio C-terminal (catalítico) consta de 18-22 hélices e unha (no encima de coello) ou dúas (no encima de soia) follas β antiparalelas no extremo oposto ao bariil β N-terminal.

Sitio activo

O átomo de ferro que teñen as lipoxixenases está enlazado a catro ligandos, tres dos cales son residuos de histidina.Seis histidinas están conservadas en todas as secuencias de lipoxixenases, cinco das cales están agrupadas nun tramo de 40 aminoácidos. Esta rexión contén dous dos tres ligandos de zinc; as outras histidinas son importantes para a actividade das lipoxixenases.

As dúas longas hélices centrais cruzan no sitio activo; ambas as hélices inclúen tramos internos de hélice π que proporcionan tres ligandos histidina (His) ao ferro do sitio activo. Dúas cavidades no dominio maior da lipoxixenase 1 de soia (cavidades I e II) esténdense desde a superficie ao sitio activo. A cavidade I con forma de funil pode funcionar como un canal dioxíxeno; a longa e estreita cavidade II é presumiblemente un peto para o substrato. O encima de mamífero é máis compacto e contén só unha cavidade con forma de bota (cavidade II). Na lipoxixenase-3 de soia hai unha terceira cavidade que vai desde o sitio do ferro á interface do barril β e os dominios catlíticos. A cavidade III, o sitio do ferro e a cavidade II forman un corredor continuo a través da proteína.

O ferro do sitio activo está coordinado polo Nε de tres residuos de histidina conservados e un oxíxeno do gropo carboxilo C-terminal. Ademais, nos encimas da soia o oxíxeno da cadea lateral da asparaxina (Asn) está feblemente asociado co ferro. Na lipoxixenase de coello, este residuo de Asn é substituído por His, que coordina o ferro por medio do átomo de Nδ. Deste xeito, o número de coordinación do ferro pode ser cinco ou seis, cun ligando de hidroxilo ou auga ligados a un ferro hexacoordinado.

A estrutura do complexo do dominio catalítico da 12-lipooxixenase de leucocito porcina revelou detalles das características do sitio activo. Nas estruturas 3D obtidas, un inhibidor análogo do substrato ocupa un canal aberto con forma de U adxacente ao sitio do ferro. Este canal pode acomodar o ácido araquidónico sen moita computación, definindo os detalles da unión do substrato na reacción da lipoxixenase. Ademais, un posible canal de acceso, que intercepta o canal de unión ao substrato e se estende á superficie da proteína podería servir como vía para o oxíxeno.

Clasificación bioquímica

lipoxixenase (linoleato:oxíxeno 13-oxidorredutase) linoleato + O2 → (9Z,11E,13S)-13-hidroperoxioctadeca-9,11-dienoato araquidonato 12-lipoxixenase (araquidonato:oxixeno 12-oxidorredutase) araquidonato + O2 → (5Z,8Z,10E,12S,14Z)-12-hidroperoxiicosa-5,8,10,14-tetraenoato araquidonato 15-lipoxixenase (araquidonato:oxíxeno 15-oxidorredutase) araquidonato + O2 → (5Z,8Z,11Z,13E,15S)-15-hidroperoxiicosa-5,8,11,13-tetraenoato araquidonato 5-lipoxixenase (araquidonato:oxixeno 5-oxidorredutase) araquidonato + O2 → leucotrieno A4 + H2 araquidonato 8-lipoxixenase (araquidonato:oxíxeno 8-oxidorredutase) araquidonato + O2 → (5Z,8R,9E,11Z,14Z)-8-hidroperoxiicosa-5,9,11,14-tetraenoato

A lipoxixenase 1 de soia exhibe o maior efecto isotópico cinético H/D sobre kcat (kH/kD) (81 a temperatura dunha habitación) que fora atopado ata agora para un sistema biolóxico. Recentemente, atopouse un efecto isotópico cinético (KIE) extremadamente elevado de 540 a 730 nun dobre mutante da lipooxixenase 1 da soia. Debido á gran magnitude do efecto isotópico cinético, a lipooxixenase 1 de soia serviu como prototipo para reaccións de efecto túnel de hidróxeno catalizadas por encima.

Entre as proteínas humanas da familia da lipoxoixenase están: ALOX12, ALOX12B, ALOX12P2, ALOX15, ALOX15B, ALOX5 e ALOXE3.

Notas

Véxase tamén Ligazóns externas LOX-DB - LipOXygenases DataBase. Rexión de unión do ferro das lipoxixenases en PROSITE. - estrutura da lipoxixenase 1 de soia (Glycine max). - estrutura da lipoxixenase 3 de soia en complexo co ácido (9Z,11E,13S)-13-hidroperoxioctadeca-9,11-dienoico. - estrutura da 15-lipoxixenase de coello en complexo cun inhibidor. - estrutura do dominio catalítico da 12-lipooxixenase de leucocito porcina cun inhibidor. UMich Orientation of Proteins in Membranes families/superfamily-87 - lipoxixenases animais.

Categoría:Oxidorredutases Categoría:Eicosanoides Categoría:Proteínas periféricas de membrana