Identifiquen un nou enzim digestiu

David Reverter Júlia Lorenzo i F. Xavier Avilés, investigadors de l'IBB i del Departament de Bioquímica i Biologia Molecular, han identificat un nou enzim, CPO, amb què es completa el conjunt de molècules implicades en la digestió de la majoria de proteïnes que obtenim a partir dels aliments. La caracterització de la seva estructura i el seu mecanisme molecular han estat publicats a la revista PNAS.

23/04/2018

Les proteïnes i els pèptids que ingerim són components essencials del nostre organisme, fins al punt que gairebé la meitat de les unitats que formen les nostres proteïnes, els aminoàcids, s’obtenen únicament a partir l’alimentació. Són els anomenats aminoàcids essencials (la resta els podem sintetitzar directament a les nostres cèl·lules). Aquest procés s’anomena digestió i els enzims proteolítics, presents en el nostre sistema digestiu, juguen un paper molt important a l’hora de trencar o “digerir” els pèptids i proteïnes dels aliments en aquestes unitats més petites perquè puguin ser absorbides a l’intestí i reutilitzades.

D’entre tots els enzims proteolítics presents al sistema digestiu, les carboxipeptidases juguen un paper essencial en l’alliberament dels aminoàcids. Fins ara es coneixien carboxipeptidases amb activitat sobre quasi tots els 20 aminoàcids que formen les proteïnes, però mancava trobar una classe de carboxipeptidases que alliberin aminoàcids que tenen càrregues negatives (glutàmic i aspàrtic, importants biològicament).

En el treball que els investigadors acaben de publicar en la revista PNAS, revista científica de l’Acadèmia de Ciències d’USA, presenten la caracterització estructural i el mecanisme d’acció d’una nova carboxipeptidasa de l’intestí prim, anomenada CPO, que presenta especificitat de reconeixement enfront aquests aminoàcids.

L’estructura tridimensional d’aquest enzim, obtinguda gràcies a la cristal·lografia de proteïnes i la llum del sincrotró ALBA, ha permès observar clarament que la presencia d’un sol aminoàcid d’arginina en la butxaca d’especificitat de l’enzim és suficient per conferir aquesta capacitat de reconèixer i digerir pèptids i proteïnes amb aminoàcids carregats negativament.

D’aquesta manera, la combinació de l’activitat de la CPO, descrita en aquesta recerca, amb la de les ja conegudes carboxipeptidases pancreàtiques, completen el ventall de la digestió de la gran majoria de proteïnes de la nostra alimentació, un procés indispensable per a la vida.

El treball s’ha realitzat gràcies a una col·laboració entre el grup dels Drs. Francesc X. Avilés i Júlia Lorenzo, amb una llarga trajectòria en l’estudi d’aquests enzims proteolítics, i David Reverter, que dirigeix el grup de cristal·lografia de proteïnes, on s’ha caracteritzat l’estructura tridimensional de la CPO. També cal destacar la col·laboració del premi Nobel de Química, Dr. Robert Huber, del Instituto Max Planck de Bioquímica de Munich (Alemanya), que hi ha participat activament.

Referència: Garcia-Guerrero MC, Garcia-Pardo J, Berenguer E, Fernandez-Alvarez R, Barfi GB, Lyons PJ, Aviles FX, Huber R, Lorenzo J, Reverter D. (2018). Crystal structure and mechanism of human carboxypeptidase O: Insights into its specific activity for acidic residues. Proc Natl Acad Sci USA. DOI: 10.1073/pnas.1803685115.