Evidência molecular de que a melatonina é enzimaticamente oxidada de uma maneira diferente do triptofano: investigações com indoleamina 2,3-dioxigenase e mieloperoxidase

O catabolismo da melatonina, seja de ocorrência natural ou ingerida, ocorre por meio de duas vias: aproximadamente 70% pode ser explicado pela conjugação (sulfato e glucurono-conjugação) e aproximadamente 30% pela oxidação. É comumente pensado que a enzima indoleamina 2,3-dioxigenase induzida por interferon (EC 1.13.11.42), que oxida o triptofano, também é responsável pela oxidação da 5-hidroxitriptamina (serotonina) e seu derivado, a melatonina. Usando a enzima recombinante expressa em Escherichia coli, mostramos no presente trabalho que a indoleamina 2,3-dioxigenase de fato cliva o triptofano; no entanto, nas mesmas condições, é incapaz de clivar as duas outras indolaminas. Em contraste, a mieloperoxidase (EC 1.11.1.7) é capaz de clivar a porção indol da melatonina. No entanto, ao usar as condições de ensaio da peroxidase – com H2O2 como co-substrato – a indoleamina 2,3-dioxigenase é capaz de clivar a melatonina em seu principal metabólito, um derivado de quinurenina. O presente trabalho estabelece que o metabolismo oxidativo da melatonina é devido, na presença de H2O2, às atividades tanto da mieloperoxidase quanto da indoleamina 2,3-dioxigenase (com menor potência), uma vez que ambas as enzimas possuem valores de Km para a melatonina na faixa micromolar . Nessas condições, vários compostos indólicos podem ser clivados por ambas as enzimas, como a triptamina e a 5-hidroxitriptamina. Além disso, o metabolismo da melatonina resulta em um derivado da quinurenina, cuja ação farmacológica ainda precisa ser estudada, podendo amplificar os mecanismos de ação da melatonina.