Revelada la estructura de dos nuevas catalasas eucariotas de levadura

Un trabajo publicado recientemente en Free Radical Biology and Medicine por el grupo dirigido por la Dra. M. Cristina Vega del Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC) ha revelado la estructura atómica de dos catalasas eucariotas de especies de levadura que son modelos relevantes para enfermedades peroxisomales, proporcionando nuevo conocimiento sobre el papel desempeñado por las catalasas peroxisomales en levaduras patógenas para resistir la respuesta de estallido respiratorio del sistema inmune innato del huésped humano.

Las catalasas son enzimas dependientes del grupo hemo altamente reactivas que descomponen el peróxido de hidrógeno (H₂O₂), y que se encuentran en peroxisomas, mitocondrias, citosol y cloroplastos. Al eliminar las especies reactivas de oxígeno (ROS), las catalasas contribuyen a la preservación de la homeostasis celular y a la prevención del daño oxidativo celular y tisular. En humanos, numerosas enfermedades surgen del mal funcionamiento peroxisomal, que causa la acumulación de ROS y citotoxicidad. Los peroxisomas de levadura y sus catalasas peroxisomales se han utilizado ampliamente como modelos para el estudio del metabolismo oxidativo, la generación de ROS, la desintoxicación y las patologías asociadas.

El trabajo de Gómez et al. completa un vacío en el conocimiento sobre las estructuras atómicas detalladas de dos catalasas eucariotas de las levaduras Komagataella phaffii (Pichia pastoris) y Kluyveromyces lactis. Ambas estructuras contienen NADPH como segundo cofactor y están estabilizadas por iones K⁺ y Na⁺. El estudio proporciona evidencia de que estas catalasas peroxisomales ofrecen protección frente a condiciones características del choque osmótico/ataque catiónico y del H₂O₂ liberado por neutrófilos y macrófagos durante el estallido respiratorio, con implicaciones para el estrés oxidativo y la biología de la infección.

Estos hallazgos aumentarán nuestra comprensión de la sensibilidad de las levaduras patógenas al estallido respiratorio de la inmunidad innata, y los mecanismos moleculares desplegados para contrarrestarla.

El trabajo fue financiado por AEI / FEDER (SAF2015-72961-EXP, RTI2018-102242-B-I00), el Gobierno Regional de Madrid (S2017 / BMD-3673) y el CSIC (PIE 20160E064).

Referencia: Peroxisomal catalases from the yeasts Pichia pastoris and Kluyveromyces lactis as models for oxidative damage in higher eukaryotes. Sara Gómez, Sergio Navas-Yuste, Asia M. Payne, Wilmaris Rivera, Miguel López-Estepa, Clotilde Brangbour, Daniel Fullà, Judith Juanhuix, Francisco J. Fernández, M. Cristina Vega (2019). Free Radical Biology and Medicine 141, 279-290. (https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2019.06.025).