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Magia chimica nelle cellule: perché le piante e gli animali hanno bisogno dell'ATP citrato liasi?
Negli organismi viventi, l'ATP citrato liasi (ACLY) svolge un ruolo cruciale, sia nelle piante che negli animali. Questo enzima non è solo responsabile della conversione dell'acido citrico in acetil-CoA, ma svolge anche un ruolo chiave in molteplici reazioni biochimiche come la sintesi degli acidi grassi e il metabolismo dei carboidrati. Ciò significa che l’ATP citrato liasi non è solo un catalizzatore per le reazioni metaboliche intracellulari, ma anche un importante punto di connessione per la conversione dell’energia.
Funzione dell'ATP citrato liasi
L'ATP citrato liasi è l'enzima principale per la sintesi dell'acetil-CoA citoplasmatico in molti tessuti. Questo enzima esiste come un tetramero composto da subunità molto simili in vari organismi. Negli animali, l’acetil-CoA sintetizzato viene utilizzato in diverse importanti vie biosintetiche, tra cui la sintesi dei lipidi e la produzione di colesterolo. La sua attività è attivata dall'insulina. Nelle piante, l'ATP citrato liasi genera acetil-CoA per la sintesi di una varietà di metaboliti specializzati, tra cui: acidi grassi estesi (utilizzati negli oli di semi, fosfolipidi di membrana, cere, lignina e olio di semi di lino), flavonoidi, acido acetico e isoprenoidi dall'acido mevalico, tra gli altri.
L'ATP citrato liasi è fondamentale nel promuovere il metabolismo citoplasmatico, collegando il metabolismo dei carboidrati e la sintesi degli acidi grassi.
Meccanismo di reazione
L'ATP citrato liasi catalizza la conversione dell'acido citrico e del coenzima A in acetil-CoA e ossalil acetato. Questo processo è guidato dall'idrolisi dell'ATP. In presenza di ATP e coenzima A, la citrato liasi catalizza la scissione dell'acido citrico per produrre acetil-CoA, ossalilacetato, adenosina difosfato (ADP) e fosfato inorganico (Pi). Questa reazione può essere espressa come:
citrato + ATP + CoA → ossalacetato + Acetil-CoA + ADP + Pi
Struttura e posizione dell'ATP citrato liasi
L'ATP citrato liasi si trova nel citoplasma sia delle piante che degli animali. Nelle piante verdi la struttura dell'enzima è spesso composta da due subunità, mentre negli animali si presenta come un omotetramero. L'ATP citrato liasi dei mammiferi possiede un dominio di legame del citrato N-terminale, seguito da un dominio di legame CoA e un dominio CoA-liasi. Il sito attivo è situato tra la regione di legame del coenzima A e la regione di sintesi dell'acido citrico, dove entrambi possono legarsi.
La ricerca mostra che la struttura dell'ATP citrato liasi è stata mantenuta durante l'evoluzione, dimostrando la sua importanza in diversi regni biologici.
Applicazioni farmacologiche
L'attività dell'ATP citrato liasi può essere inibita da alcuni composti, come il derivato del coenzima A dell'acido bempedoico, un farmaco che abbassa il colesterolo lipoproteico a bassa densità nell'uomo. Il farmaco è stato approvato dalla Food and Drug Administration negli Stati Uniti nel febbraio 2020, dimostrando ulteriormente che l’ATP citrato liasi non solo è cruciale nei processi metabolici negli organismi, ma può anche diventare un potenziale bersaglio per il trattamento delle malattie cardiovascolari.
Conclusione
In sintesi, l'ATP citrato liasi svolge un ruolo centrale nel metabolismo vegetale e animale, collegando strettamente i processi di sintesi dei carboidrati e degli acidi grassi. La loro struttura e funzione non solo riflettono la complessità della biochimica, ma mostrano anche come si adattano e si evolvono durante il processo evolutivo. Pertanto, non possiamo fare a meno di chiederci: un sistema enzimatico così importante rivelerà potenzialità e applicazioni mediche ancora sconosciute nella futura ricerca biomedica?
