Colesterol oxidasa

COLESTEROL OXIDASA
En el presente resumen se pretende reflejar las principales características de la enzima involucrada en la oxidación del colesterol: la colesterol oxidasa (ChOx). A continuación se detallan los aspectos más generales de la estructura de esta enzima, el mecanismo de catálisis en el que se ve implicada, las funciones fisiológicas que puede llegar a desencadenar y las principalesaplicaciones biotecnológicas desarrolladas hasta la actualidad.

La colesterol oxidasa es una flavoenzima bifuncional que cataliza la oxidación de sustratos esteroides, en este caso, el primer paso de la degradación del colesterol. En posición 3 β poseen un grupo hidroxilo en un sistema en anillo esteroideo. Esta enzima se encuentra en un amplio rango de especies bacterianas. Por técnicas decristalografía se ha podido determinar que las estructuras en tres dimensiones de los diferentes tipos de colesterol oxidasa (ChOx) muestran evidentes diferencias en su topología terciaria aunque catalicen la misma reacción. Dependiendo del origen las ChOx van a diferenciarse en su cinética y en sus propiedades redox. La ChOx cataliza tres conversiones químicas La primera conversión catalítica,llamada reacción medio reductora, es la deshidrogenación del alcohol en posición 3 del sistema en anillo esteroide. Como resultado se obtienen dos equivalentes redox que se transfieren al cofactor flavina (oxidado) que se reducirá en este proceso. En el segundo paso catalítico, la flavina reducida reacciona con oxígeno para regenerar la enzima oxidada y con el peróxido hidrógeno (H2O2) Por último, elesteroide oxidado se somete a una isomerización del doble enlace en el sistema de anillos, de Δ5-6 a Δ4-5, para formar el producto final colesterol-4-en-3-one.
Imagen 1: Principales etapas en la reacción catalizada por la colesterol oxidasa.

Datos corroboran que existen tres diferentes formas del cofactor. En la mayoría de los casos el FAD está estrechamente unido a la proteína aunque no deforma covalente, sin embargo en otros casos se encuentra covalentemente unida a ésta. Esto sucede mediante la unión de un grupo metilo en la posición 8. En general el cofactor se une a la ChOx de forma estrecha aunque reversible y esto requiere condiciones muy estrictas. El espectro de absorción de las flavoproteinas es a menudo usado como parámetro para evaluar sus diferentes propiedades;obteniendo información sobre sus estados de ionización y redox. El espectro observado en la oxidación de ShChOx

(colesterol oxidasa de Streptomyces) podría indicar un entorno apolar, mientras que el de BsChOx (colesterol oxidasa de Brevibacterium sterolicum) determina unas condiciones similares a las que existen cuando el FAD está libre en agua. Tanto la ShChOx como la BsChOx exhiben una emisión defluorescencia débil, que es máxima aproximadamente a los 525 nm. Las ChOx han sido identificadas en numerosas bacterias y estas flavoenzimas exhiben grandes diferencias en su secuencia y con ello en sus estructuras. La enzima con unión no covalente posee una lámina β entre α-hélices y contiene un motivo necesario para unir el cofactor. Los residuos de glicina están estratégicamente situados parapermitir estabilizar la carga negativa del cofactor. En la forma covalente de la enzima, el difosfato es localizado en un bolsillo formado por los residuos que se encuentran entre la tercera y cuarta lámina β de las cuatro que forman el conjunto. La cadena lateral de la histidina es la responsable de la unión entre el cofactor y la proteína. El sitio de unión para el esteroide está aislado del entornoexterior de la proteína por un gran número de lazos, los cuales presentan una mayor movilidad que el resto de la estructura de la proteína. Esto sugiere que estos lazos deben orientar al sustrato para que entre de forma adecuada en el bolsillo hidrofóbico. Al comparar entre las estructuras de ShChOx y de ReChOx (colesterol oxidasa de Rhodococcus equi) se observan diferencias en la naturaleza de...