Nitrato reductasa

Nitrato reductasa
Estructura de la nitrato reductasa A de E. coli[1]​
Estructuras disponibles
PDB	Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Identificadores externos	Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz BRENDA: entrada en BRENDA ExPASy: NiceZime view KEGG: entrada en KEEG PRIAM: perfil PRIAM ExplorEnz: entrada en ExplorEnz MetaCyc: vía metabólica
Número EC	1.7.99.4
Número CAS	37256-45-4
Ontología génica Actividad enzimática AmiGO / EGO
Ortólogos
Especies	Humano Ratón
PubMed (Búsqueda)	[1]
PMC (Búsqueda)	[2]
v t e

Nitrato reductasa
Identificadores
Símbolo	Molibdopterina
Pfam	PF00384
InterPro	IPR006656
SCOP	1cxs
Proteína OPM	1kqf

Nitrato reductasa
Identificadores
Símbolo	Fer4_11
Pfam	PF13247

Nitrato reductasa
Identificadores
Símbolo	Nitrate_red_gam
Pfam	PF02665
InterPro	IPR003816
SCOP	1q16
TCDB	5.A.3
Familia OPM	3
Proteína OPM	1q16

Nitrato reductasa
Identificadores
Símbolo	Nitrate_red_del
Pfam	PF02613
InterPro	IPR003765

Nitrato reductasa
Identificadores
Símbolo	NapB
Pfam	PF03892
InterPro	IPR005591
SCOP	1jni

Nitrato reductasa
Identificadores
Símbolo	NapE
Pfam	PF06796
InterPro	IPR010649

Las nitrato reductasas son molibdoenzimas que catalizan la reducción del nitrato (NO−
3) a nitrito (NO−
2).

nitrato + dador de electrones + H
2O = nitrito + dador de electrones oxidado

Tipos

Eucariotas

Las nitrato reductasas eucariotas forman parte de la familia de molibdoenzimas de la sulfito oxidasa. Transfieren electrones del NADH o NADPH al nitrato.

Procariotas

Las nitrato reducatasas procariotas pertenecen a la familia de molibdoenzimas de la DMSO reductasa, y han sido clasificadas en tres grupos:

• Nitrato reductasas asimililatorias (Nas)
• Nitrato reductasas respiratorias (Nar)
• Nitrato reductasas periplasmáticas (Nap)

El sitio activo de estas enzimas es un ion molibdeno que se encuentra unido a cuatro funciones tiolato de dos moléculas de pterina. La esfera de coordinación del molibdeno se completa por la cadena lateral de un aminoácido y un ligando azufre y/u oxígeno. El ambiente exacto de este ion Mo en algunas de estas enzimas (oxígeno versus azufre como sexto ligando del molibdeno) permanece aún en debate. El Mo se encuentra covalentemente unido a la proteína por medio de una cisteína en las Nap, y por un aspartato en la Nar.^[2]​

Estructura

La nitrato reductasa transmembrana (EC 1.7.99.4) se encuentra formada por tres subunidades una alfa, una beta y dos gamma (αβγ₂). Es la segunda nitrito reductasa que puede sustituir a la enzima NRA en Escherichia coli, permitiéndole utilizar nitrato como aceptor de electrones durante la respiración anaeróbica.^[3]​

La subunidad gama de la nitrato reductasa se asemeja a un citocromo b y transfiere electrones desde una quinona a la subunidad beta.^[4]​

La nitrato reductasa de las plantas superiores es una proteína citosólica. Existe una variante anclada al fosfatidilinositol que se puede encontrar en la cara externa de la membrana plasmática. Su función exacta aún no resulta clara.^[5]​

Se ha descubierto una nitrato reductasa transmembrana que puede funcionar como una bomba de protones (un caso similar al de la respiración aeróbica) en una diatomea Thalassiosira weissflogii.^[6]​

Mecanismo catalítico

La molécula de nitrato se une al sitio activo por medio del ion de molibdeno en estado de oxidación +6. La transferencia de electrones al sitio activo ocurre sólo en la etapa de la transferencia de protones-electrones, donde la especie Mo^(V) desempeña un papel importante en la catálisis. La presencia de un átomo de azufre en la esfera de coordinación del molibdeno crea un ligando pseudo ditioleno que protege al ion de cualquier ataque por parte del solvente. Después de la fijación del nitrato al sitio activo se produce un rearreglo conformacional de este anillo, permitiendo el contacto directo del nitrato con el ion Mo^(VI). Este rearreglo se estabiliza por las metioninas muy conservadas Met141 y Met308. La reducción del nitrato a nitrito sucede en la segunda etapa del mecanismo, donde los dos ligandos dimetiltioleno desempeñan un papel clave dispersando el exceso de carga negativa en la zona cercana al ion Mo, capacitándolo para la reacción química. Esta reacción implica la oxidación de los átomos de azufre, y no del molibdeno, como se sugería antes. El mecanismo implica una reacción redox basada en el par azufre-molibdeno, en lugar de la que se aceptaba anteriormente, basada sólo en el ion Mo. La segunda parte del mecanismo involucra dos pasos de protonación que se encuentran promovidos por la presencia de especies de Mo^(V). Los intermediarios Mo^(VI) también pueden estar presentes en esta fase, dependiendo de la disponibilidad de protones y electrones. Una vez que se ha generado la molécula de agua, sólo la especie Mo^(VI) permite la disociación de la molécula de agua, y, el retorno enzimático a su conformación original.^[7]​

Aplicaciones

La actividad de la nitrato reductasa puede utilizarse como una herramienta bioquímica para predecir la producción de grano y la producción de proteína dentro de los granos.^[8]​^[9]​

La nitrato reductasa promueve la producción de aminoácidos en las hojas de té.^[10]​ En las condiciones del sur de la India, se ha reportado que las plantas de té rociadas con varios micronutrientes (tales como Zn, Mn y B) concomitantemente con Mo, potencian el contenido de aminoácidos en los brotes de té y también el rendimiento de los cultivos.^[11]​

Véase también

• Nitrato reductasa (citocromo)
• Nitrato reductasa (quinona)

Referencias

1. PDB 1Q16

   Bertero MG, Rothery RA, Palak M, Hou C, Lim D, Blasco F, Weiner JH, Strynadka NC (septiembre de 2003). «Insights into the respiratory electron transfer pathway from the structure of nitrate reductase A». Nat. Struct. Biol. 10 (9): 681-7. PMID 12910261. doi:10.1038/nsb969. 

2. Tavares P, Pereira AS, Moura JJ, Moura I (diciembre de 2006). «Metalloenzymes of the denitrification pathway». J. Inorg. Biochem. 100 (12): 2087-100. PMID 17070915. doi:10.1016/j.jinorgbio.2006.09.003. 
3. Blasco F, Iobbi C, Ratouchniak J, Bonnefoy V, Chippaux M (junio de 1990). «Nitrate reductases of Escherichia coli: sequence of the second nitrate reductase and comparison with that encoded by the narGHJI operon». Mol. Gen. Genet. 222 (1): 104-11. PMID 2233673. 
4. Pantel I, Lindgren PE, Neubauer H, Götz F (julio de 1998). «Identification and characterization of the Staphylococcus carnosus nitrate reductase operon». Mol. Gen. Genet. 259 (1): 105-14. PMID 9738886. doi:10.1007/s004380050794. 
5. Tischner R (octubre de 2000). «Nitrate uptake and reduction in higher and lower plants». Plant, Cell and Environment 23 (10): 1005-1024. doi:10.1046/j.1365-3040.2000.00595.x. 
6. Jones GJ, Morel FM (mayo de 1988). «Plasmalemma redox activity in the diatom thalassiosira: a possible role for nitrate reductase». Plant Physiol. 87 (1): 143-7. PMC 1054714. PMID 16666090. doi:10.1104/pp.87.1.143. 
7. Cerqueira NM, Gonzalez PJ, Brondino CD, Romão MJ, Romão CC, Moura I, Moura JJ (noviembre de 2009). «The effect of the sixth sulfur ligand in the catalytic mechanism of periplasmic nitrate reductase». J Comput Chem 30 (15): 2466-84. PMID 19360810. doi:10.1002/jcc.21280. 
8. Croy LI, Hageman RH (1970). «Relationship of nitrate reductase activity to grain protein production in wheat». Crop Science 10 (3): 280-285. doi:10.2135/cropsci1970.0011183X001000030021x. 
9. Dalling MJ, Loyn RH (1977). «Level of activity of nitrate reductase at the seedling stage as a predictor of grain nitrogen yield in wheat (Triticum aestivum L.)». Australian Journal of Agricultural Research 28 (1): 1-4. doi:10.1071/AR9770001. 
10. Ruan J, Wu X, Ye Y, Härdter R (1988). «Effect of potassium, magnesium and sulphur applied in different forms of fertilisers on free amino acid content in leaves of tea (Camellia sinensis L». J. Sci. Food Agric. 76 (3): 389-396. doi:10.1002/(SICI)1097-0010(199803)76:3<389::AID-JSFA963>3.0.CO;2-X. 
11. Venkatesan S (noviembre de 2005). «Impact of genotype and micronutrient applications on nitrate reductase activity of tea leaves». J. Sci. Food Agric. 85 (3): 513-516. doi:10.1002/jsfa.1986. 

Enlaces externos

• Database OPM, proteína 1q16
• MeSH: Nitrate+reductases (en inglés)

• Datos: Q420896