Succinil-CoA sintetasa

La reacción catalizada tiene lugar mediante un mecanismo de tres etapas. Se describe aquí el proceso desde succinil-CoA a succinato. Ver figura 1.

1.- La primera etapa es el desplazamiento de la CoA desde la succinil-CoA por una molécula nucleofílica de fosfato inorgánico para formar succinil fosfato.

2.- La enzima entonces utiliza un residuo de histidina para eliminar el grupo fosfato del succinil fosfato y generar succinato.

3.- Finalmente, la histidina fosforilada transfiere el grupo fosfato a un nucleótido difosfato, generándose el nucleótido trifosfato.

Las succinil-CoA sintetasas (SCS) de los mamíferos y bacterianas están formadas por subunidades α y β. En la Escherichia coli dos heterodímeros αβ se unen para formar una estructura heterotetramérica α₂β₂. Al contrario, las SCS mitocondriales de los mamíferos son activas como dímeros αβ y por tanto no forman un heterotetrámero.

Tal y como se observa en la figura 2, las dos subunidades α (rosa y verde) se sitúan en lados opuestos de la estructura y las dos subunidades β (amarillo y azul) interactúan en el centro de la proteína. Las dos subunidades α solamente interactúan con una unidad β, mientras que las unidades β interactúan con una sola unidad α (para formar un dímero αβ) y la unidad β del otro dímero αβ. Una cadena corta de aminoácidos une las dos subunidades β para formar la estructura tetramérica.

Las estructuras cristalinas de la succinil-CoA sintasa de la Escherichia coli proporcionan la evidencia de que la coenzima A se une con cada subunidad α (en un plegamiento de Rossmann) en proximidad con un residuo de histidina (His-246-α). Este residuo de histidina es fosforilado durante la etapa de formación del succinato. La localización exacta de la unión del succinato no está bien definida. La formación del nucleótido trifosfato ocurre en un dominio localizado cerca del N-terminal de cada subunidad β. Este dominio está localizado a unos 35 amstrong del residuo fosforilado de histidina. Este hecho hace creer a los investigadores que la enzima debe realizar un cambio conformacional importante para llevar el residuo histidina al dominio de formación del nucleótido trifosfato para facilitar la formación de éste. Experimentos de mutagénesis han determinado que dos residuos de glutamato (uno cerca de la histidina catalítica, Glu-208-α, y otro cerca del dominio de formación del nucleótido trifosfato, Glu-179-β) juegan un papel en la fosforilación y defosforilación de la histidina, pero el mecanismo exacto por el que la enzima cambia de conformación no se conocen completamente.

Existen dos isoformas de succinil-CoA sintetasa en los mamíferos, una que usa ATP y otra que usa GDP. La forma GTP es la más usada en el ciclo de Krebs humano.