Parma — Ricercatori dell’Università di Parma hanno identificato l’enzima che catalizza la formazione di L-xilulosio nel metabolismo umano, risolvendo un enigma biochimico irrisolto dalla descrizione della pentosuria oltre un secolo fa. Lo studio, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), assegna al gene C11orf54 la funzione di β-cheto-L-gulonato decarbossilasi (BKGD), completando la mappa della via dei pentosi.
Identificazione dell'enzima
L’enzima individuato svolge un ruolo cruciale nella produzione di zuccheri a cinque atomi di carbonio attraverso la decarbossilazione di precursori esagonali non fosforilati. Questa via metabolica rappresenta un percorso alternativo alla biosintesi della vitamina C.
Metodo e approccio interdisciplinare
Il lavoro ha combinato l’analisi di 1.929 genomi e l’integrazione con le reti metaboliche KEGG. I dati coevolutivi sono stati proiettati sulle mappe metaboliche per individuare geni non ancora mappati, convalidando la funzione di C11orf54 tramite bioinformatica, biologia strutturale e prove biochimiche.
Collaborazioni e risorse
Il progetto ha coinvolto i gruppi di Riccardo Percudani e Marco Malatesta, il team di Chimica Organica di Francesco Sansone, il Centro di Servizi e Misure “Giuseppe Casnati” e il Centro di Calcolo ad Alte Prestazioni dell’ateneo.
Prove sperimentali
Gli esperimenti hanno dimostrato che il dominio DUF1907 della proteina C11orf54 forma un complesso con β-cheto-L-gulonato, catalizzando la reazione di decarbossilazione che porta alla produzione di L-xilulosio.
Citazione dall’abstract
"Excretion of L-xylulose is the hallmark of pentosuria, the fourth of Garrod’s inborn errors of metabolism, yet the molecular basis for L-xylulose formation remains unknown. Here, by projecting coevolutionary data for 511,114 orthogroups across 1,929 eukaryotic genomes onto metabolic maps, we screen for unmapped genes in human metabolism. Among these, we show that the DUF1907 domain of C11orf54 catalyzes formation of L-xylulose by establishing a zinc-coordinated Michaelis complex with β-keto-L-gulonate (BKG)."
Implicazioni biologiche ed evolutive
I risultati aprono nuove prospettive nello studio del metabolismo della vitamina C e dell’adattamento evolutivo nei primati e in altri animali. Secondo gli autori, un flusso maggiore verso i pentosi potrebbe aver favorito il metabolismo energetico a scapito della sintesi di vitamina C in specie come l’uomo, che la ottengono dalla dieta.
Contesto storico
Sir Archibald Garrod descrisse la pentosuria all’inizio del XX secolo come difetto congenito caratterizzato da alte concentrazioni di L-xilulosio nelle urine. Il meccanismo alla base della sua formazione è rimasto sconosciuto fino a oggi.
Link allo studio: https://to5.me/s/a78
Glossario
- BKGD: β-cheto-L-gulonato decarbossilasi, enzima identificato nello studio.
- C11orf54: gene umano che codifica la proteina con dominio DUF1907 responsabile della reazione.
- KEGG: database per reti metaboliche usato per l’integrazione dei dati.
- L-xilulosio: zucchero a cinque atomi di carbonio la cui escrezione caratterizza la pentosuria.
- Metabolismo dei pentosi: via che produce pentosi tramite decarbossilazione di precursori esagonali non fosforilati.
- Pentosuria: condizione congenita con alte concentrazioni di L-xilulosio nelle urine.
- PNAS: Proceedings of the National Academy of Sciences.
- Vitamina C: micronutriente essenziale coinvolto in processi biologici e antiossidanti.
