Decarbossilasi: ruolo e funzioni delle enzimi decarbossilanti
Le decarbossilasi, anche conosciute come carbossile-liasi, sono enzimi appartenenti alla classe delle liasi. Operano attraverso le reazioni di decarbossilazione e sono classificate con numero EC 4.1.1. Questi enzimi prendono spesso il nome dal substrato che catalizzano. La loro principale funzione è promuovere la rottura del legame carbonio-carbonio e l’allontanamento del biossido di carbonio.
Tra le molte decarbossilasi, c’è una che catalizza la fissazione del biossido di carbonio in tutti gli organismi aerobi e fotosintetici e viene chiamata RuBisCo. Questi enzimi hanno una struttura molto variabile e svolgono diversi ruoli, tra cui il metabolismo degli amminoacidi.
Alcuni degli enzimi che catalizzano il metabolismo degli amminoacidi sono ornitina, arginina e lisina decarbossilasi. Inoltre, la glutammato decarbossilasi (GAD) è responsabile della conversione dell’acido glutammico nel neurotrasmettitore acido γ-aminobutirrico (GABA) e CO2, utilizzando il piridossalfosfato come cofattore.
GAD può stimolare il sistema immunitario a produrre autoanticorpi contro le cellule sane. Gli autoanticorpi anti GAD compaiono anni prima dello sviluppo del diabete di tipo 1 e prima della comparsa dei sintomi clinici. Questo tipo di diabete è dovuto alla mancata produzione di insulina da parte del pancreas, che è causata dalla distruzione delle beta-cellule deputate alla produzione di questo ormone. La presenza degli anti GAD nel siero è quindi un marcatore sensibile e specifico per la valutazione del rischio di diabete di tipo 1 e della futura dipendenza dall’insulina.
Piruvato decarbossilasi (PDC), invece, catalizza la decarbossilazione del piruvato in acetaldeide. La tiamina pirofosfato è il coenzima del PDC dei chetoacidi e delle transchetolasi ed è fondamentale per la decarbossilazione ossidativa del piruvato e dell’α-chetoglutarato nel ciclo di Krebs e nella reazione transchetolasica nella via dei pentoso fosfati.
RuBisCo, infine, catalizza la carbossilazione del ribulosio-1,5-bisfosfato con formazione di due molecole di acido 3-fosfoglicerico, nella prima fase del ciclo di Calvin nella fotosintesi. Questo enzima è particolarmente affascinante perché costituisce il ponte tra la vita e il senza vita, creando carbonio organico dall’anidride carbonica inorganica nell’aria. Nonostante ciò, è poco efficiente e specifico in quanto tende a fissare l’ossigeno, che è un inibitore competitivo rispetto alla CO2.