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UNA PRIMERA APROXIMACIÓN PARA ELUCIDAR EL MECANISMO DE
INHIBICIÓN DE LA ENZIMA ÁCIDO ACETOHIDROXI SINTASA (AHAS), POR
SULFONILUREAS.
Gonzalo A. Jaña, Joel B. Alderete y Eduardo J. Delgado
Grupo de Química Teórica y Computacional, Facultad de Ciencias Químicas,
Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected]
La ácido acetohidroxi sintasa (AHAS) es una enzima ThDP dependiente, la cual
participa en el primer paso común para la síntesis de aminoácidos de cadena
ramificada (leucina, isoleucina, valina) en plantas. Consecuentemente, esta enzima es
el
blanco de acción de varios herbicidas comerciales, como sulfonilureas e
imidazolinonas. Las características que avalan el gran uso de estas dos familias de
herbicidas
son,
su
baja
toxicidad
en
animales,
alta
selectividad
y
bajas
concentraciones de aplicación.
La estructura de la enzima cristalizada con el herbicida, muestra que éste se une a la
enzima en la entrada del canal que conduce hacia el sitio activo, sugiriendo que la
inhibición de esta enzima ocurre por una obstrucción al paso del sustrato (piruvato)
requerido para la catálisis enzimática, por lo cual el mecanismo de inhibición de la
enzima debería ser competitivo. Sin embargo, de acuerdo a estudios cinéticos el
mecanismo de inhibición es no competitivo y dependiente del tiempo. Esta
dependencia del tiempo no parece ser debida a un lento enlazamiento del herbicida
con la enzima, ya que la pre-incubación de la enzima con el herbicida no promueve la
inhibición. Por lo que se ha sugerido la hipótesis de que la inhibición de la AHAS
ocurre por una reacción entre el herbicida y la enamina/α-carbanión, intermediario
formado después de la descarboxilación de la primera molécula de piruvato.
Para contrastar esta hipótesis en una primera aproximación, se realizaron estudios en
fase gas
para la reacción entre el intermediario enamina/α-carbanión y una
sulfonilurea (Chlorimuron Ethyl), como también para la reacción entre el intermediario
y una molécula de piruvato, sustrato requerido para completar el ciclo catalítico de la
enzima, en orden de determinar cual de las dos reacciones se ve energéticamente
favorecida. Los cálculos para ambas reacciones se llevaron a cabo empleando
metodologías HF y DFT usando la base 6-31G (d,p). La búsqueda del estado de
transición se realizo empleando la metodología QST2 acrónimo de “quadratic
synchronous transit.”