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De las bacterias a los humanos: ¿cómo la lisinasa cruza las fronteras de la vida y cambia nuestra comprensión?
La lisinasa (leucil aminopeptidasas, LAP) es una enzima importante que cataliza específicamente la hidrólisis de los residuos de lisina N-terminal en péptidos y proteínas. Estas enzimas no se limitan a hidrolizar lisina, sino que también pueden escindir otros residuos N-terminales, mostrando su amplia actividad en diferentes organismos. Adecuado para LAP de diversos reinos biológicos, incluido el humano, bovino, porcino y E. coli. Las funciones biológicas de estas enzimas y su aplicación en la acción celular revelan su importancia más allá de las fronteras de la vida.
Las similitudes entre estas enzimas entre bacterias y humanos hacen que los científicos reconsideren el papel del metabolismo de las proteínas en la evolución.
Estructura enzimática y sitio activo
Una característica sorprendente de los LAP es su diversidad estructural y similitud en los sitios activos. Tomando como ejemplos E. coli LAP (PepA) y LAP de cristalino bovino descubierto en el estudio, los sitios activos de los dos son significativamente similares en estructura. La exploración del LAP ácido (LAP-A) en tomates sugiere que puede ser funcionalmente similar al LAP en otros organismos. Todas estas enzimas pertenecen a la clase de las metalopeptidasas y dependen de cationes metálicos divalentes como Mn2+, Mg2+ y Zn2+ para su mantenimiento. su actividad. Al mismo tiempo, estas enzimas exhiben una actividad óptima en ambientes con pH alto (aproximadamente 8,0) y temperatura alta (60 °C). Esta propiedad les permite desempeñar papeles importantes en diferentes organismos.
Investigaciones anteriores han demostrado que LAP-A desempeña un papel regulador clave en las respuestas inmunitarias de las plantas, lo que contrasta marcadamente con creencias anteriores.
Mecanismo de acción
Aunque las aminopeptidasas han recibido relativamente poca atención en investigaciones anteriores, el trabajo realizado durante las últimas dos décadas ha avanzado significativamente en la comprensión de la comunidad científica sobre los mecanismos de estas enzimas. Hoy en día, el mecanismo de acción de LAP y PepA en cristalino bovino se comprende claramente, pero el mecanismo de LAP-A en tomate aún debe explorarse más a fondo. Sin embargo, basándose en las similitudes bioquímicas de los LAP en diferentes organismos, los mecanismos de LAP-A del tomate pueden ser similares a los de LAP y PepA del cristalino bovino.
Funciones biológicas
Al principio, se creía que LAP era simplemente un "depurador" de proteínas celulares y desempeñaba un papel importante en el mantenimiento del metabolismo unificado de las proteínas. Sin embargo, estudios recientes han descubierto que LAP-A desempeña un papel regulador en la respuesta inmune de los tomates. Cuando las plantas son atacadas por patógenos o dañadas mecánicamente, se activan vías de señalización especializadas en respuesta a estas tensiones. Tomando como ejemplo el gusano del tabaco (Manduca sexta), su comportamiento de masticación causa un daño extenso a los tejidos de la planta e inicia una respuesta inmune centrada en el ácido jasmónico. La clave de esta respuesta es la regulación de la expresión genética temprana y tardía para mejorar la defensa de las plantas.
La investigación señala que LAP-A tiene una función reguladora en la respuesta tardía a las heridas de las plantas, y los cambios en su expresión afectan la resistencia de las plantas a los insectos.
Osmorregulación
La proteína LAP se expresa en una variedad de organismos marinos para hacer frente a las amenazas osmóticas que plantean a las células los entornos con alto contenido de sal. Cuando se enfrenta a un alto contenido de sal, LAP comienza a catalizar proteínas y liberar aminoácidos en las células en un intento de equilibrar la alta concentración de iones en el entorno externo para lograr la estabilidad fisiológica.
Conclusión
La amplia distribución y las funciones entre reinos de la lisinasa muestran su importancia en las ciencias de la vida. No solo desempeña un papel en los microorganismos, sino que también muestra mecanismos y funciones biológicas similares en plantas y animales superiores. Esto nos hace preguntarnos, en futuras investigaciones, ¿cómo cambiarán estas enzimas nuestra comprensión de la evolución de la vida y la biotecnología?
