Le decarbossilasi o carbossile-liasi sono enzimi appartenenti alla classe delle liasi che catalizzano le reazioni di decarbossilazione
Classificate con numero EC 4.1.1. assumono abitualmente il nome del substrato di cui catalizzano la decarbossilazione.
Promuovono la rottura di un legame carbonio-carbonio e l’allontanamento del biossido di carbonio.
Vi è, tuttavia, un solo enzima che catalizza la fissazione del biossido di carbonio in tutti gli organismi aerobi e fotosintetici detto RuBisCo
Hanno una struttura assai variabile e diversi ruoli tra cui il metabolismo degli amminoacidi che si trasformano in ammine.
Gli enzimi che catalizzano il metabolismo degli amminoacidi sono ornitina, arginina e lisina decarbossilasi.
Glutammato decarbossilasi (GAD)
Catalizza la decarbossilazione dell’acido glutammico nel neurotrasmettitore acido γ-aminobutirrico (GABA) e CO2 utilizzando quale cofattore il piridossalfosfato
La reazione che avviene è:
HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH → HOOCCH2CH2CH2NH2 + CO2
Il GAD può stimolare il sistema immunitario a produrre autoanticorpi contro le cellule sane.
Autoanticorpi anti GAD compaiono anni prima dello sviluppo del diabete di tipo 1 e prima della comparsa dei sintomi clinici. Il diabete di tipo 1 è dovuto alla mancata produzione di insulina da parte del pancreas che non è in grado di produrre insulina a causa della distruzione delle beta-cellule deputate alla produzione di questo ormone.
Pertanto la presenza degli anti GAD nel siero è un marcatore sensibile e specifico per la valutazione del rischio di diabete di tipo 1, sia per la futura dipendenza dall’insulina.
Piruvato decarbossilasi PDC
Catalizza la decarbossilazione del piruvato in acetaldeide
Nel 1911 Neuberg e Karczag descrissero per la prima volta la decarbossilazione del piruvato in acetaldeide nel Saccharomyces cerevisiae comunemente noto come “lievito di birra”.
La tiamina pirofosfato è il coenzima del PDC dei chetoacidi e delle transchetolasi. Ha un ruolo importante nella decarbossilazione ossidativa del piruvato e dell’α-chetoglutarato nel ciclo di Krebs e nella reazione transchetolasica nella via dei pentoso fosfati.
l meccanismo di reazione della decarbossilazione del piruvato catalizzata dalla tiamina pirofosfato prevede la formazione di un legame covalente tra l’atomo di carbonio adiacente all’atomo di azoto e di zolfo dell’anello tiazolico (C2) precedentemente deprotonato ed il carbonio carbonilico del piruvato. Questo intermedio della reazione porta poi alla perdita di CO2
RuBisCo
La ribulosio-1,5-bisfosfato carbossilasi 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. È un enzima particolarmente affascinante perché costituisce il ponte tra la vita e il senza vita, creando carbonio organico dall’anidride carbonica inorganica nell’aria. È tuttavia poco efficiente e specifico perché tende a fissare l’ossigeno che è un inibitore competitivo dalla CO2