Manganeso Peroxidasa

CENTRO DE INVESTIGACION Y ESTUDIOS AVANZADOS DEL IPN
Departamento de Biotecnología y bioingeniería.
Elizabhet del Carmen Cruz Gomez

Manganeso peroxidasa enzima producida por phanerochaete chrysosporium
Introducción
La lignina es uno de los mayores componentes de las plantas que forma compuestos aromáticos, provee fuerza y rigidez a las paredes celulares y a los tejidos de todas las plantasvasculares. una amplia variedad de hongos son capaces de degradar la lignina entre ellos Phanerochaete chrysosporiu, este hongo secreta enzimas oxido reductasas como la manganeso peroxidasa (MnP; EC 1.11.1.13) que tiene un papel importante en ña degradación del polímero. La Mn cataliza la oxidación de Mn2+ a Mn3+ en una reacción dependiente de H2O2. Es una proteína extracelular de 40 Kd yconsta de 382 amino ácidos. En este trabajo se explican propiedades de la enzima asi como su mecanismo de acción, inhibidores y constantes catalíticas.

Clasificación
EC 1.11.1.13 Pertenece a la familia de las oxidorreductasa, cataliza reacciones de óxido-reducción, utiliza al peroxido como aceptor de electrones, es una peroxidasa que tiene como sustrato al manganeso de ahí el nombre demanganeso peroxidasa.
Estructura primaria
La enzima MnP de P. chrysospurium tiene un peso molecular de 40 kD y consta de 382 aminoacidos. (Fig1)

Figura 1
a
0  MAFGSLLAFV ALAAITRAAP TAESAVCPDG TRVTNAACCA FIPLAQDLQE TLFQGDCGED 60  AHEVIRLTFH DAIAISQSLG PQAGGGADGS MLHFPTIEPN FSANSGIDDS VNNLLPFMQK 120  HDTISAADLV QFAGAVALSN CPGAPRLEFM AGRPNTTIPA VEGLIPEPQD SVTKILQRFE 180  DAGNFSPFEV VSLLASHTVARADKVDETID AAPFDSTPFT FDTQVFLEVL LKGTGFPGSN 240  NNTGEVMSPL PLGSGSDTGE MRLQSDFALA RDERTACFWQ SFVNEQEFMA ASFKAAMAKL 300  AILGHSRSSL IDCSDVVPVP KPAVNKPATF PATKGPKDLD TLTCKALKFP TLTSDPGATE 360  TLIPHCSNGG MSCPGVQFDG PA

b

MnP de P. chrysospurium a) secuencia de aminoácidos, b) estructura secundaria.

Estructura terciaria y localización de los residuos de aminoácidos importantes
El modeloestructural de la MnP obtenida a una resolución de 0.93 Å, consiste en 357 residuos de amino ácidos, tres residuos de azucares: 2 de N-acetilglucosamina unidas a la Aps. 131 y a la Hys. 173, y 1 de manos unida a la Ser. 336. Un grupo prostético hemo, dos iones estructurales Ca2+ que son concervados en las hemoproteínas peroxidasas extracelulares, un Ion Mn2+ como sustrato. El modelo estructural de laMnP libre difere únicamente a que en la estructura no se encuentra en MN2+unido. (Fig. 2A) (Munirathinam et al, 2005)
Los residuos de amino ácidos importantes del sitio activo son la Histidina 46, phenilalanina 45, arginina 42, histidina 173, fenilalanina 190 y asparagina 242, estos amino ácido están unidos al grupo hemo. Esta región estructural es altamente conservada en las enzimas hemoperoxidasas con la variación de Triptofano en vez de fenilalanina en las enzimas intracelulares. ( Munirathinam et al ; 2010)
La estructura consta de 11 α hélices (Fig.3) también se observa notablemente un loop cerca del sitio de unión del Mn. La presencia del loop en el centro active puede estar relacionada con la accesibilidad del sustrato al sitio de unión.

AB

Fig.2. (A) Estructura de la MnP. Las esperas azules son Iones Ca2+, la localización del sustrato Mn2+ está indicado cerca del grupo hemo. B) Estructura del sitio activo de MnP.

Loop

Fig.3 Presentación esquemática de la cadena peptídica de MnP, loscilindros corresponden a las α hélices.

Propiedades catalíticas
Reacción que cataliza y mecanismo de reacción
La MnP cataliza la oxidación del Mn2+ a Mn3+ como a continuación se indica.
2 Mn(II) + 2 H+ + H2O2 = 2 Mn(III) + 2 H2O
En la única hemo peroxidasa capaz de realizar la oxidación de Mn2+ en un típico ciclo de oxidación:
MnP + H2O2 →MnPI + H2O...