Caracterización mecanismo beta glucosidasa

1. INTRODUCCIÓN.

Las β-glucosidasas o β-D- glucósido hidrolasas (EC 3.2.1.21) representan un amplio grupo de enzimas pertenecientes a las glicosidasas (EC 3.2.1). En condiciones fisiológicas, las β-glucosidasas catalizan la hidrólisis entre el enlace O-β-glicosídico del extremo terminal no reductor de polisacáridos, oligosacáridos de cadena corta, disacáridos y aril o alquil-β-D-glucósidos,liberando β-D-Glucosa. En determinadas condiciones esta reacción puede invertirse por hidrólisis inversa o por transglicosilación y producir entonces la síntesis de un enlace glicosídico. [1,2]
Estas enzimas prefieren sustratos del tipo G-O-X, donde G representa un grupo glucosil y X puede ser un residuo del mismo tipo o un resto aglicona (no glucídico). Se cree que la naturaleza del grupo noglucídico influye en la especificidad y funciones fisiológicas de estas enzimas [3,4].
El mecanismo de la reacción transcurre en dos fases. Hay dos residuos carboxílicos que se encuentran en el centro activo y parece ser que son críticos para la catálisis. En la primera fase, el glicósido se protona por uno de los dos ácidos (el catalizador ácido-base) y sufre el ataque en el carbono anomérico porparte del otro ácido carboxílico. Se forma un intermedio covalente glicósido-enzima. Este intermedio se hidroliza en la segunda fase por acción del agua. Todo esto ocurre a través de la formación de dos estados de transición caracterizados por la presencia de un ión oxocarbono [5]. La presencia del último estado de transición explicaría la fuerte inhibición que un análogo del estado de transicióncomo la δ-gluconolactona representa para la enzima.
Los estudios acerca de la estructura revelan una estructura tridimensional muy conservada de barril (β/ α)8 en la que el centro activo se situaría en una extensa cavidad, el catalizador ácido-base al final de la cadena β y el nucleófilo al final de la cadena 7.
Las β- glucosidasas se encuentran extensamente distribuidas en la naturaleza ypresentan una gran heterogeneidad tanto en su localización como en su función.
En bacterias y hongos, estas enzimas se encuentran formando parte de celulasas (sistemas multienzimáticos encargados de la degradación de la celulosa). El complejo es responsable de la hidrólisis y degradación de celulosa a cadenas pequeñas de oligosacáridos y celobiosa, siendo estos hidrolizados por la β-glucosidasa aglucosa [6].
En plantas e insectos tienen un papel importante en los mecanismos de defensa, ya que permiten la liberación de saponinas, tiocianatos y HCN a partir de los respectivos precursores glicosídicos. Además, en plantas, juegan un papel muy importante ya que catalizan la hidrólisis de precursores de fitohormonas, están implicados en procesos relacionados con la germinación de la semilla, laconversión de biomasa y la liberación de las agliconas responsables del aroma y sabor en frutas [1].
En humanos, esta enzima se encuentra en la membrana de los lisosomas. La deficiencia en β-glucosidasa –ácida lisosomal causa la enfermedad de Gaucher en la que se produce la acumulación de glicosilceramidas en las células endoteliales lo que ocasiona hipertrofia de bazo, hígado y ganglioslinfáticos [7].
Existen diferentes maneras de clasificación para este grupo de enzimas: en función de la especificidad de sustrato, tal especificidad viene dada por el resto aglicona, en aril-β-glucosidasas, celobiasas y β-glucosidasas con amplia especificidad de sustrato [1], en función de su mecanismo de acción, en endohidrolasas o exohidrolasas etc.
Actualmente se ha establecido un criterio declasificación que agrupa las enzimas en función de su secuencia aminoacídica y estructura tridimensional [8,9]. Según esta clasificación existen cerca de 100 familias de glicósido hidrolasas [10,11].
Las β-glucosidasas, excepto la glucosil ceramidasa, pertenecen a las familias 1 y 3 según esta última clasificación. A la familia 1 pertenecen β-glucosidasas de archeabacteria, plantas y mamíferos. A la...