Los mecanismos químicos de la hidrólisis enzimática de fosfatos
La hidrólisis de ésteres de fosfato es uno de los tipos de reacción química más importantes de la biología. Esta desempeña un papel fundamental en el procesamiento de ácidos nucleicos, el almacenamiento de energía y la señalización. Sin embargo, la complejidad de la reacción ha obstaculizado los esfuerzos destinados a caracterizar de forma pormenorizada los detalles mecanicistas de la hidrólisis de los ésteres de fosfato. Además, cabe reseñar que los posibles mecanismos de la reacción son objeto de un debate abierto. El equipo del proyecto financiado por la Unión Europea PHOSPHOENZYMQMMM (Phosphate processing in enzyme: structure, dynamics and chemistry) realizó análisis estructurales a gran escala empleado datos de estructuras cristalográficas disponibles en la base de datos de estructuras tridimensionales de proteínas PDB. Este análisis condujo a la identificación de residuos de arginina muy conservados en las enzimas de hidrólisis de los NTP. En este contexto, los investigadores observaron que estos residuos de arginina conservados desempeñaban un papel crucial en el mecanismo de reacción de las enzimas dUTPasa. El estudio de enzimas de tipo silvestre y mutante mediante la determinación estructural por rayos X, experimentos bioquímicos y la modelización informática permitió identificar el papel de los dedos de arginina que contactan con los fosfatos gamma durante la catálisis de los NTP. Es más, este mecanismo fue descrito por primera vez en la función de la enzima pirofosfatasa. En conjunto, los investigadores estudiaron diferentes enzimas catalizadoras de fosfatos incluyendo las dUTPasas y la transcriptasa inversa (RT) del VIH. Estos identificaron un nuevo mecanismo de transferencia de protones mediado por una histidina muy conservada y, además, demostraron que la unión de nuevos inhibidores a estos dominios alternativos podría afectar a la actividad de la ribonucleasa H de la RT del VIH, que es clave durante el proceso de replicación vírica. Los hallazgos del proyecto no solo proporcionan información básica sobre el mecanismo de escisión del enlace fósforo-oxígeno, sino que además tienen repercusiones clínicas de gran calado. Dado que la RT del VIH cataliza la hidrólisis de fosfatos, comprender el mecanismo químico responsable de su función ayudará a combatir el acuciante problema de la resistencia a la terapia antirretroviral mediante el diseño de nuevos fármacos que actúan de manera específica contra dominios de unión alternativos.
Palabras clave
Enzima, hidrólisis de ésteres de fosfato, PHOSPHOENZYMQMMM, dUTPasa, RT del VIH
