Ver el código de «Lacasas»

{{enzima
| Name = Lacasa
| EC_number = 1.10.3.2
| CAS_number = 80498-15-3
| GO_code = 0052716
| enzima=sí
| image =Cu3Im8laccase.png
| width =250px
| caption = Sitio trinuclear presente en las lacasas, cada centro de [[cobre]] está enlazado al [[imidazol]], cadena lateral de la [[histidina]] (código de color: cobre en café, [[nitrógeno]] en azul).
}}
Las '''lacasas''' ({{EC|1.10.3.2}}) son [[enzima]]s pertenecientes al grupo de las [[oxidasa]]s de [[cobre]] azul. Catalizan la [[oxidación]] de un substrato orgánico o inorgánico y la [[Reducción (química)|reducción]] de [[oxígeno]] molecular a [[agua]], por medio de un mecanismo de transferencia de un [[electrón]].<ref name=vernekar/><ref name=thurston/>

:<math>\mathrm{4\ Ar\text{-}OH + O_2 \xrightarrow{Lacasa} \ 4\ Ar\text{-}O^{.} + 2\ H_2O}</math>

Básicamente cualquier substrato con características similares al p-difenol puede ser oxidado por la lacasa. Esta [[enzima]] también puede oxidar substratos como complejos metálicos orgánicos o inorgánicos, ferrocianidas, [[anilina]]s, benzotioles, y otros compuestos biológicos con potenciales redox menores a 1 V.<ref name=alessandra/>

== Origen ==
La lacasa se encuentra en una variedad de [[Plantae|plantas]], [[Fungi|hongos]], e inclusive [[Insecta|insectos]] y [[bacteria]]s.

* Plantas: [[calabaza]], [[manzana]], [[Asparagus officinalis|espárrago]], [[Solanum tuberosum|Solanum tuberosum (patatas/papas)]], [[pera]], [[Mangifera indica|mango]], [[frijol]] o [[prunus persica|durazno]].
* Insectos: ''[[Bombyx]]'', ''[[Calliphora]]'', ''[[Diploptera]]'', ''[[Drosophila]]'', ''[[Lucilia (insecto)|Lucilia]]'', ''[[Manduca]]'', ''[[Musca]]'', ''[[Oryctes]]'', ''[[Papilio]]'', ''[[Phormia]]'', ''[[Rhodnius]]'', ''[[Sarcophaga]]'', ''[[Schistocerca]]'', y ''[[Tenebrio]]''. 
* Bacterias: ''[[Azospirillum lipoferum]]'', ''[[Marinomonas mediterranea]]'', ''[[Streptomyces griseus]]'', o ''[[Bacillus subtilis]]''.

Hasta hace poco, las lacasas solamente se habían encontrado en [[Célula eucariota|eucariote]]s; sin embargo se ha comprobado su existencia en algunos organismos [[Célula procariota|procariote]]s. Es importante mencionar que la lacasa usada para la investigación científica principalmente se aísla de [[Fungi|hongos]] tales como ascomicetas, deuteromicetas y basidiomicetas, principalmente de raíz blanca.<ref name=vernekar/>

== Historia ==
En 1883, [[Hikorokuro Yoshida]] describió la lacasa cuando la extrajo del [[Toxicodendron vernicifluum|árbol de laca japonés]].<ref name=kunamneni2/> Él observó que la laca extraída de ese árbol se endurecía al contacto con el aire.<ref name=alessandra/>  Posteriormente, en 1894, [[Gabriel Bertrand]] logró aislarla y purificarla, para dos años después descubrir junto a Laborde, que la lacasa también estaba presente en hongos.<ref name=kunamneni2/> Desde entonces esta [[enzima]] se ha encontrado en especies tales como hojas de [[té verde]] (1966), [[Acer (planta)|arce]] (1995), [[tabaco]] (1996) o más recientemente [[lolium]] (2002) cuya lacasa ha sido caracterizada y clonada.<ref name=alessandra/>  Hasta ahora se han logrado aislar, purificar y caracterizar poco más de 100 lacasas de hongos.<ref name=kunamneni3/>

==Funciones==
Desde el descubrimiento de las lacasas se han estudiado las funciones que esta [[enzima]] desempeña en los organismos. En algunos hongos y plantas son parte importante de la degradación de [[lignina]] y en la eliminación de [[fenol]]es tóxicos derivados de este proceso.<ref name=kunamneni2/> Sin embargo, este comportamiento no ha podido ser generalizado pues existen especies que llevan a cabo estos procesos sin la presencia de lacasa.<ref name=thurston/>

En otras especies de hongos, las lacasas muestran funciones diversas. En ''[[Aspergillus nidulans]]'', ''[[Daldinia concentrica]]'' y ''[[Lentinula edodes]]'', por ejemplo, se sabe que estas enzimas están asociadas a la síntesis de [[pigmento]]s. Otra función interesante se observa en ''[[Schizophyllum commune]]'', donde su lacasa característica se encarga de la formación de [[espora]]s. Finalmente se conoce el caso de ''[[Botrytis cinerea]]'', esta especie de hongo posee lacasas extracelulares que están relacionadas con [[agente biológico patógeno|procesos patogénicos]].<ref name=thurston/>

==Estructura==
La molécula de la lacasa es una [[holoenzima]], una glicoproteína dimérica o tetramérica. Usualmente presenta cuatro [[átomo]]s de [[cobre]] localizados en tres sitios redox: tipo{{esd}}I, tipo{{esd}}II y un par en un tipo{{esd}}III. La [[masa molecular]] de un [[monómero]] de lacasa varía en un rango de 50 a 100{{esd}}kDa. Es una estructura estable debido a su alto nivel de glicosilación.<ref name=kunamneni3/> Su estructura se describe comúnmente como tres dominios del tipo cupridoxina, fuertemente asociados en una estructura globular donde los sitios tipo{{esd}}II y III forman un centro trinuclear (ver imagen).<ref name=alessandra/>

Los tres tipos de [[cobre]] se pueden distinguir mediante [[espectroscopia ultravioleta-visible|espectroscopía UV-Visible]] y [[resonancia paramagnética electrónica]] ([[resonancia paramagnética electrónica|RPE]]):

=== Cobre tipo I === 
El [[cobre]] tipo I es el responsable del color azulado de la [[proteína]]. Presenta absorbancia a 610{{esd}}nm y [[resonancia paramagnética electrónica|RPE]] detectable.<ref name=kunamneni3/> La eficiencia catalítica de la lacasa depende del [[potencial de reducción|potencial redox]] del cobre tipo{{esd}}I, a mayor potencial mayor eficiencia. El potencial redox de las lacasas de hongos es mucho mayor (~0.3 V) que el de lacasas de plantas y otras [[oxidasa]]s azules.<ref name=alessandra/>  Por ejemplo, la ''[[Toxicodendron vernicifluum|R. vernicifera]]'' tiene un potencial redox de 430 mV mientras que el ''[[Trametes versicolor|Polyporus versicolor]]'' de 780 mV.<ref name=kunamneni3/>

Este [[átomo]] muestra coordinación trigonal con dos residuos de [[histidina]] y uno de [[cisteína]] como [[ligante]]s. Las lacasas de hongos presentan un cuarto ligante axial, comúnmente [[leucina]] o [[fenilalanina]]. Sin embargo, puede ser capturado por [[agua]] y diversos complejos. La geometría de coordinación y la naturaleza de los [[ligante]]s de este [[cobre]] determinan el potencial redox.<ref name=kunamneni3/>

=== Cobre tipo II ===
El cobre tipo II presenta [[paramagnetismo]] detectable por [[resonancia paramagnética electrónica|RPE]] pero es imperceptible en [[espectroscopia ultravioleta-visible|espectroscopía UV-Visible]]. Este [[átomo]] se encuentra coordinado por dos residuos de [[histidina]]. El [[cobre]] de tipo{{esd}}II se elimina fácilmente durante el proceso de purificación pero puede reconstruirse en condiciones aerobias o anaerobias.<ref name=vernekar/>

=== Cobre tipo III ===
En la lacasa se ubican un par de [[átomo]]s de cobre tipo III, coordinados por seis [[histidina]]s, con absorbancia en la región UV cercana pero sin señales en [[resonancia paramagnética electrónica|RPE]] detectables. Se ha observado acoplamiento ferromagnético entre ambos [[cobre]]s que se mantiene por un puente hidroxilo.<ref name=vernekar/><ref name=kunamneni2/>

La mayoría de las lacasas presentan las características mencionadas, sin embargo se han reportado lacasas amarillas y café que muestran resultados atípicos de absorción UV-Visible y [[resonancia paramagnética electrónica|RPE]]. Un ejemplo de esto es la lacasa blanca de ''[[Pleurotus ostreatus]]'' reportada en 1997, mostraba un color blanco y se determinó que contiene un átomo de [[cobre]], uno de [[hierro]] y dos de [[zinc]].<ref name=vernekar/><ref name=kunamneni3/>

== Catálisis ==
El [[cobre]] tipo I es el sitio activo donde se lleva a cabo la [[oxidación]] del substrato ([[fenol]]) y el clúster trinuclear formado por los [[cobre]]s tipo{{esd}}II y III es donde ocurre la [[Reducción (química)|reducción]] de [[oxígeno]] molecular a [[agua]].

Se pueden definir tres pasos en el proceso de [[catálisis]] de la lacasa:
# El [[cobre]] tipo I es reducido por un substrato que se oxida.<ref name=kunamneni3/> Este [[átomo]] de [[cobre]] extrae un [[electrón]] del [[fenol]].
# El [[electrón]] se transfiere internamente del sitio I al sitio trinuclear a través de una [[cisteína]] y una [[histidina]].<ref name=kunamneni3/> 
# Ahí se une un segundo substrato, dioxígeno, que acepta el [[electrón]] transferido.<ref name=alessandra/>

La lacasa funciona como una batería, almacenando electrones a partir de oxidaciones individuales a substratos. Esta [[enzima]] utiliza [[oxígeno]] como aceptor de electrones para remover [[protón|protones]] de los grupos fenol hidroxilo. Esta reacción genera radicales que se pueden rearreglar espontáneamente para fisionar enlaces C-C y C-O o promover la apertura de anillos aromáticos.<ref name=kunamneni2/>

== Inhibición ==
[[Anión|Aniones]] como haluros, azidas, cianidas e hidróxidos pueden unirse al sitio activo trinuclear. Esto provoca una ruptura en la movilidad de electrones, actuando como inhibidores. Otros inhibidores incluyen iones metálicos Hg<sup>2+</sup>, ácidos grasos, compuestos sulfhidrilos, hidroxiglicinas. Estos compuestos actúan como quelantes sobre el Cu(II), modifican los residuos de aminoácidos o causan un cambio conformacional en la glicoproteína.<ref name=kunamneni2/><ref name=kunamneni3/>

La actividad de la lacasa disminuye conforme aumenta el [[pH]] del medio. Para la [[oxidación]] de [[fenol]]es con lacasas de hongos, el pH óptimo varía entre pHs de 3 y 7, estas condiciones dependen de la naturaleza de la lacasa y no del substrato. Actualmente se estudian también los efectos de la temperatura sobre la acción catalítica de la lacasa.<ref name=alessandra/><ref name=kunamneni2/>

== Referencias ==
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{{listaref|refs=

<ref name="vernekar">{{Cita publicación |url=http://www.ncsu.edu/bioresources/BioRes_04/BioRes_04_4_1694_Madhavi_Lele_Laccase_Properties_Applications_Review_567.pdf |título=Laccase: Properties and applications |apellidos=Vernekar |nombre=Madhavi |apellidos2=S. Lele |publicación=BioResources |volumen=4 |número=4 |páginas=1694-1717 |año=2009}}</ref>

<ref name="thurston">{{Cita publicación |url=http://mic.sgmjournals.org/content/140/1/19.full.pdf+html |título=The structure and function of fungal laccases |apellidos=Thurston |nombre=Christopher |publicación=Microbiology |páginas=19-26 |doi=10.1099/13500872-140-1-19 |año=1994}}</ref>

<ref name="alessandra">{{Cita publicación |url=http://www.fedoa.unina.it/137/1/Piscitelli_A2.pdf |título=Recombinant expression of fungal oxidases for industrial application |apellidos=Piscitelli |nombre=Alessandra |publicación=Università degli Studi di Napoli Federico II. Tesis doctoral |año=2005}}</ref>

<ref name="kunamneni2">{{Cita publicación |url=http://www.formatex.org/microbio/pdf/Pages233-245.pdf |título=Fungal laccase – a versatile enzyme for biotechnological applications |apellidos=Kunamneni |nombre=Adinarayana |apellidos2=A. Ballesteros |publicación=Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology |páginas=233-245 |fechaacceso=25 de abril de 2014 |urlarchivo=https://web.archive.org/web/20151010101558/http://www.formatex.org/microbio/pdf/Pages233-245.pdf |fechaarchivo=10 de octubre de 2015 |apellidos3=F. Plou |apellidos4=M. Alcalde |año=2007}}</ref>

<ref name="kunamneni3">{{Cita publicación |url=http://digital.csic.es/bitstream/10261/9595/1/postprint_laccase_patent_review.pdf |título=Laccases and their applications: A patent review |apellidos=Kunamneni |nombre=Adinarayana |apellidos2=F. Plou |publicación=Recent Patents on Biotechnology |volumen=2 |número=1 |doi=10.2174/187220808783330965 |apellidos3=A. Ballesteros |apellidos4=M. Alcalde |año=2008}}</ref>

}}

== Enlaces externos ==
* [http://www.brenda.uni-koeln.de/php/result_flat.php4?ecno=1.10.3.2&organism= BRENDA] {{Wayback|url=http://www.brenda.uni-koeln.de/php/result_flat.php4?ecno=1.10.3.2&organism= |date=20150923194621 }}
* {{MeshName|Laccase}}

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Enzimas]] 
[[Categoría:Enzimas por nombre]]
[[Categoría:Oxidasas]]