lunes, 11 de mayo de 2009
Enfermedad de Pompe
Enfermedad de Pompe
Sinónimos
La glucogenosis tipo II o enfermedad de Pompe, es una rara enfermedad de almacenamiento lisosómico hereditaria autosómica recesiva, causada por una disfunción de la enzima α-(1-4)-glucosidasa ácida lisosómica, también denominada maltasa ácida. Provoca una acumulación creciente de glucógeno en el lisosoma, que afecta, principalmente, al tejido muscular. En niños destaca por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el músculo cardíaco causando cardiomegalia.
Se estima que la incidencia de todos los subtipos clínicos es de uno por cada 40.000 nacimientos. La enfermedad de Pompe se da en todas las razas y, al ser una enfermedad autosómica recesiva, afecta por igual a hombres y mujeres. Se calcula que, tan sólo en los países desarrollados, puede haber entre 5.000 y 10.000 enfermos vivos. Se han detectado casos en distintas especies animales, incluyendo peces, aves y mamíferos.
De acuerdo con los datos de la Asociación Española de Enfermos de Glucogenosis (AEEG), en España la enfermedad presenta su mayor incidencia en las comunidades autónomas de Andalucía, Madrid y Murcia, siendo la provincia de Jaén el mayor foco aparente de esta patología, particularmente en sus variedades más graves.
La glucogenosis tipo II o enfermedad de Pompe, es una rara enfermedad de almacenamiento lisosómico hereditaria autosómica recesiva, causada por una disfunción de la enzima α-(1-4)-glucosidasa ácida lisosómica, también denominada maltasa ácida. Provoca una acumulación creciente de glucógeno en el lisosoma, que afecta, principalmente, al tejido muscular. En niños destaca por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el músculo cardíaco causando cardiomegalia.
Se estima que la incidencia de todos los subtipos clínicos es de uno por cada 40.000 nacimientos. La enfermedad de Pompe se da en todas las razas y, al ser una enfermedad autosómica recesiva, afecta por igual a hombres y mujeres. Se calcula que, tan sólo en los países desarrollados, puede haber entre 5.000 y 10.000 enfermos vivos. Se han detectado casos en distintas especies animales, incluyendo peces, aves y mamíferos.
De acuerdo con los datos de la Asociación Española de Enfermos de Glucogenosis (AEEG), en España la enfermedad presenta su mayor incidencia en las comunidades autónomas de Andalucía, Madrid y Murcia, siendo la provincia de Jaén el mayor foco aparente de esta patología, particularmente en sus variedades más graves.
Sinónimos
La glucogenosis tipo II o enfermedad de Pompe, es una rara enfermedad de almacenamiento lisosómico hereditaria autosómica recesiva, causada por una disfunción de la enzima α-(1-4)-glucosidasa ácida lisosómica, también denominada maltasa ácida. Provoca una acumulación creciente de glucógeno en el lisosoma, que afecta, principalmente, al tejido muscular. En niños destaca por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el músculo cardíaco causando cardiomegalia.
Se estima que la incidencia de todos los subtipos clínicos es de uno por cada 40.000 nacimientos. La enfermedad de Pompe se da en todas las razas y, al ser una enfermedad autosómica recesiva, afecta por igual a hombres y mujeres. Se calcula que, tan sólo en los países desarrollados, puede haber entre 5.000 y 10.000 enfermos vivos. Se han detectado casos en distintas especies animales, incluyendo peces, aves y mamíferos.
De acuerdo con los datos de la Asociación Española de Enfermos de Glucogenosis (AEEG), en España la enfermedad presenta su mayor incidencia en las comunidades autónomas de Andalucía, Madrid y Murcia, siendo la provincia de Jaén el mayor foco aparente de esta patología, particularmente en sus variedades más graves.
La glucogenosis tipo II o enfermedad de Pompe, es una rara enfermedad de almacenamiento lisosómico hereditaria autosómica recesiva, causada por una disfunción de la enzima α-(1-4)-glucosidasa ácida lisosómica, también denominada maltasa ácida. Provoca una acumulación creciente de glucógeno en el lisosoma, que afecta, principalmente, al tejido muscular. En niños destaca por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el músculo cardíaco causando cardiomegalia.
Se estima que la incidencia de todos los subtipos clínicos es de uno por cada 40.000 nacimientos. La enfermedad de Pompe se da en todas las razas y, al ser una enfermedad autosómica recesiva, afecta por igual a hombres y mujeres. Se calcula que, tan sólo en los países desarrollados, puede haber entre 5.000 y 10.000 enfermos vivos. Se han detectado casos en distintas especies animales, incluyendo peces, aves y mamíferos.
De acuerdo con los datos de la Asociación Española de Enfermos de Glucogenosis (AEEG), en España la enfermedad presenta su mayor incidencia en las comunidades autónomas de Andalucía, Madrid y Murcia, siendo la provincia de Jaén el mayor foco aparente de esta patología, particularmente en sus variedades más graves.
La cadena de transporte de electrones
La cadena de transporte de electrones
es una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana plasmática de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales, que median reacciones bioquímicas que producen adenosina trifosfato (ATP), que es el compuesto energético que utilizan los seres vivos. Sólo dos fuentes de energía son utilizadas por los organismos vivos: reacciones de óxido-reducción (redox) y la luz solar (fotosíntesis). Los organismos que utilizan las reacciones redox para producir ATP se les conoce con el nombre de quimioautótrofos, mientras que los que utilizan la luz solar para tal evento se les conoce por el nombre de fotoautótrofos. Ambos tipos de organismos utilizan sus cadenas de transporte de electrones para convertir la energía en ATP.
Metabolismo de carbohidratos y vias de las pentosas fosfato
vias de las pentosas fosfato
Metabolismo de carbohidratos
Los carbohidratos son moléculas esenciales para la vida debido a que estos son las principales moléculas para el aporte de energía, esto gracias a su fácil metabolismo.
El siguiente artículo se desarrollara con detenimiento cada paso del metabolismo de estas moléculas.
VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
Ruta de degradación con función de biosíntesis: proporciona NADPH y ribosa-5-fosfato para reacciones
de biosíntesis, pero también puede degradar glucosa, o pentosas de los nucleótidos procedentes de la hidrólisis
de los ácidos nucleicos de la dieta, hasta CO2 y agua. Tiene dos fases:
La fase oxidativa genera por cada molécula de glucosa; 2 moléculas de NADPH, 1molécula de
ribulosa-5-fosfato y una molécula de CO2. Consta de tres reacciones:
Reacción 1. Oxidación de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfogluconolactona (glucosa-6-fosfato deshidrogenasa)
Reacción de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa
Gluconeogénesis
Gluconeogénesis
La gluconeogénesis es una ruta metabólica anabólica que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Incluye la utilización de varios aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (o CICLO de Krebs) como fuentes de carbono para la vía metabólica. Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, pueden suministrar carbono para la síntesis de glucosa.
Algunos tejidos, como el cerebro, los eritrocitos, el riñón, la córnea del ojo y el músculo, cuando el individuo realiza actividad extenuante, requieren de un aporte continuo de glucosa, obteniéndola a partir del glucógeno proveniente del hígado, el cual solo puede satisfacer estas necesidades de 10 a 18 horas. Después de este periodo, el glucógeno almacenado en el hígado disminuye drásticamente. Debido a ello comienza la formación de glucosa a partir de sustratos diferentes al glucógeno.
La gluconeogénesis ocurre casi exclusivamente en el hígado (10% en los riñones). Es un proceso muy importante, ya que en estados metabólicos como el ayuno los organismos superiores son capaces de sintetizar glucosa a partir de otras sustancias.
Reacciones de la gluconeogénesis [editar]
Las enzimas que participan en la vía glucolítica participan también en la gluconeogénesis; ambas rutas se diferencian por tres reacciones irreversibles que utilizan enzimas específicas de este proceso y que condicionan los dos rodeos metabólicos de esta vía.
Estas reacciones son:
De glucosa a glucosa-6-(P).
De fructosa-6-(P) a fructosa-1,6-bisfosfato.
De fosfoenolpiruvato a ácido pirúvico.
Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato [editar]
El oxaloacetato es intermediario en la producción del fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis. La conversión de piruvato a fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis se lleva a cabo en dos pasos. El primero de ellos es la reacción de piruvato y dióxido de carbono para dar oxaloacetato. Este paso requiere energía, la cual queda disponible por hidrólisis de ATP.
La enzima que cataliza esta reacción es la piruvato carboxilasa, una enzima alostérica que se encuentra en la mitocondria. La acetil-CoA es un efecto alostérico que activa la piruvato carboxilasa. Cuando hay niveles más altos de los necesarios de acetil-CoA para que se lleve a cabo el ciclo del ácido cítrico, el piruvato se dirige a la gluconeogénesis. El ion magnesio y la biotina son necesarios para una catálisis eficaz.
La biotina es portadora de dióxido de carbono y presenta un sitio especifico para que el CO2 se una de manera covalente. La biotina se enlaza covalentemente con la enzima y después el CO2 se incorpora al piruvato, formando así oxaloacetato.
La conversión de oxaloacetato a fosfoenolpiruvato es catalizada por la enzima fosfoenolpiruvato carboxinasa, la cual se encuentra en la mitocondria y el citosol. Esta reacción también incluye la hidrólisis de un nucleótido trifosfato, en este caso el GTP en vez del ATP.
Conversión de la fructosa-1,6-bisfosfato en fructosa-6-fosfato [editar]
La reacción de la fosfofructoquinasa de la glucólisis es esencialmente irreversible pero sólo debido a que está impulsada por la transferencia de fosfato del ATP. La reacción que tiene lugar en la gluconeogénesis para evitar este paso consiste en una simple reacción hidrolítica, catalizada por la fructosa-1,6-bisfosfatasa.
La enzima con múltiples subunidades requiere la presencia de Mg2+ para su actividad y constituye uno de los principales lugares de control que regulan la ruta global de la gluconeogénesis. La fructosa-6-fosfato formada en esta reacción experimenta posteriormente la isomerización a glucosa-6-fosfato por la acción de la fosfoglucoisomerasa.
Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa [editar]
La glucosa-6-fosfato no puede convertirse en glucosa por la acción inversa de la hexoquinasa o la glucoquinasa; la trasferencia de fosfato desde el ATP hace a la reacción virtualmente irreversible. Otra enzima específica de la gluconeogénesis, la glucosa-6-fosfatasa, que requiere también de Mg2+, es la que entra en acción en su lugar. Esta reacción de derivación se produce también mediante una simple hidrólisis.
La glucosa-6-fosfatasa se encuentra fundamentalmente en el retículo endoplásmico del hígado con su lugar activo sobre el lado citosólico. La importancia de su localización en el hígado es que una función característica del hígado es sintetizar glucosa para exportarla a los tejidos a través de la circulación sanguínea.
Regulación [editar]
La regulación de la gluconeogénesis es crucial para muchas funciones fisiológicas, pero sobre todo para el funcionamiento adecuado del tejido nervioso. El flujo a través de la ruta debe aumentar o disminuir, en función del lactato producido por los músculos, de la glucosa procedente de la alimentación, o de otros precursores gluconeogénicos.
La gluconeogénesis se controla en gran parte por la alimentación. Los animales que ingieren una alimentación con hidratos de carbono abundantes presentan tasas bajas de gluconeogénesis, mientras que los animales en ayunas o los que ingieren alimentaciones con un bajo contenido de hidratos de carbono presentan un flujo elevado a través de esta ruta.
Dado que la gluconeogénesis sintetiza glucosa y la glucólisis la cataboliza, es evidente que la gluconeogénesis y la glucólisis deben controlarse de manera recíproca. En otras palabras las condiciones intracelulares que activan una ruta tienden a inhibir otra.
Regulación por los niveles de energía [editar]
La fructuosa 1,6-bifosfatasa es inhibida por los niveles altos de AMP, debido a que ello es causado por un estado energéticamente pobre. Por lo tanto, debido a la presencia de niveles elevados de ATP y niveles bajos de AMP, se estimula la gluconeogénesis.
Regulación por fructuosa 2,6-bifosfato [editar]
La fructuosa 1,6-bifosfatasa es inhibida por la fructuosa 2,6-bisfosfato, un modulador alostérico cuya cantidad está influenciada por la concentración circulante en sangre de glucagón; la fructuosa 1,6-bisfosfatasa esta presente tanto en el hígado, como en los riñones.
Regulación de la fosforilación [editar]
Este proceso es dependiente de la concentración de ATP; al disminuir la concentración de ATP, la fosforilación también se observa disminuida y viceversa. En el hígado, este proceso aumenta al aumentar la síntesis de glucocinasa, proceso que es promovido por la insulina. La membrana de los hepatocitos es muy permeable a la glucosa, en el músculo y el tejido adiposo la insulina actúa sobre la membrana para hacerla permeable a ella.
Regulación alostérica [editar]
La inanición aumenta la acetil-CoA y ésta estimula la piruvato carboxilasa y por lo tanto la gluconeogénesis, al mismo tiempo que inhibe la PDH; la elevación de alanina y glutamina estimula GNG. El cortisol alto aumenta la disponibilidad de sustrato y a fructuosa 2-6 difosfato inhibe a la fructuosa 1,6 bisfosfatasa.
Balance energético [editar]
Hemos resaltado que las rutas catabólicas generan energía, mientras que las anabólicas comportan un coste energético. En el caso de la gluconeogénesis podemos calcular este coste; la síntesis de glucosa es costosa para la célula en un sentido energético. Si partimos desde piruvato se consumen seis grupos fosfato de energía elevada 4 ATP( debido a las reacciones de la piruvato carboxilasa y a la de fosfoglicerato kinasa) y 2 GTP (consecuencia de la descarboxilación del oxalacetato), así como 2 de NADH, que es el equivalente energético de otros 5 ATP (ya que la oxidación mitocondrial de 1 NADH genera 2,5 ATP).
En cambio, si la glucólisis pudiera actuar en sentido inverso, el gasto de energía sería mucho menor: 2 NADH y 2 ATP
Reacción Global
2 Ácido pirúvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O -----------> Glucosa + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD + 2H+
Importancia biomédica [editar]
La gluconeogéneis cubre las necesidades corporales de glucosa cuando no esta disponible en cantidades suficientes en la alimentación. Se requiere un suministro constante de glucosa como fuente de energía para el sistema nervioso y los eritrocitos. Además, la glucosa es el único combustible que suministra energía al músculo esquelético en condiciones de anaerobiosis. La glucosa es precursora del azúcar de la leche (lactosa) en la glándula mamaria y se capta activamente por el feto. Por otro lado, los mecanismos gluconeogénicos se utilizan para depurar los productos del metabolismo de otros tejidos desde la sangre; por ejemplo, lactato, producido por el músculo y los eritrocitos, y glicerol, que se forma continuamente por el tejido adiposo.
La gluconeogénesis es una ruta metabólica anabólica que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Incluye la utilización de varios aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (o CICLO de Krebs) como fuentes de carbono para la vía metabólica. Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, pueden suministrar carbono para la síntesis de glucosa.
Algunos tejidos, como el cerebro, los eritrocitos, el riñón, la córnea del ojo y el músculo, cuando el individuo realiza actividad extenuante, requieren de un aporte continuo de glucosa, obteniéndola a partir del glucógeno proveniente del hígado, el cual solo puede satisfacer estas necesidades de 10 a 18 horas. Después de este periodo, el glucógeno almacenado en el hígado disminuye drásticamente. Debido a ello comienza la formación de glucosa a partir de sustratos diferentes al glucógeno.
La gluconeogénesis ocurre casi exclusivamente en el hígado (10% en los riñones). Es un proceso muy importante, ya que en estados metabólicos como el ayuno los organismos superiores son capaces de sintetizar glucosa a partir de otras sustancias.
Reacciones de la gluconeogénesis [editar]
Las enzimas que participan en la vía glucolítica participan también en la gluconeogénesis; ambas rutas se diferencian por tres reacciones irreversibles que utilizan enzimas específicas de este proceso y que condicionan los dos rodeos metabólicos de esta vía.
Estas reacciones son:
De glucosa a glucosa-6-(P).
De fructosa-6-(P) a fructosa-1,6-bisfosfato.
De fosfoenolpiruvato a ácido pirúvico.
Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato [editar]
El oxaloacetato es intermediario en la producción del fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis. La conversión de piruvato a fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis se lleva a cabo en dos pasos. El primero de ellos es la reacción de piruvato y dióxido de carbono para dar oxaloacetato. Este paso requiere energía, la cual queda disponible por hidrólisis de ATP.
La enzima que cataliza esta reacción es la piruvato carboxilasa, una enzima alostérica que se encuentra en la mitocondria. La acetil-CoA es un efecto alostérico que activa la piruvato carboxilasa. Cuando hay niveles más altos de los necesarios de acetil-CoA para que se lleve a cabo el ciclo del ácido cítrico, el piruvato se dirige a la gluconeogénesis. El ion magnesio y la biotina son necesarios para una catálisis eficaz.
La biotina es portadora de dióxido de carbono y presenta un sitio especifico para que el CO2 se una de manera covalente. La biotina se enlaza covalentemente con la enzima y después el CO2 se incorpora al piruvato, formando así oxaloacetato.
La conversión de oxaloacetato a fosfoenolpiruvato es catalizada por la enzima fosfoenolpiruvato carboxinasa, la cual se encuentra en la mitocondria y el citosol. Esta reacción también incluye la hidrólisis de un nucleótido trifosfato, en este caso el GTP en vez del ATP.
Conversión de la fructosa-1,6-bisfosfato en fructosa-6-fosfato [editar]
La reacción de la fosfofructoquinasa de la glucólisis es esencialmente irreversible pero sólo debido a que está impulsada por la transferencia de fosfato del ATP. La reacción que tiene lugar en la gluconeogénesis para evitar este paso consiste en una simple reacción hidrolítica, catalizada por la fructosa-1,6-bisfosfatasa.
La enzima con múltiples subunidades requiere la presencia de Mg2+ para su actividad y constituye uno de los principales lugares de control que regulan la ruta global de la gluconeogénesis. La fructosa-6-fosfato formada en esta reacción experimenta posteriormente la isomerización a glucosa-6-fosfato por la acción de la fosfoglucoisomerasa.
Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa [editar]
La glucosa-6-fosfato no puede convertirse en glucosa por la acción inversa de la hexoquinasa o la glucoquinasa; la trasferencia de fosfato desde el ATP hace a la reacción virtualmente irreversible. Otra enzima específica de la gluconeogénesis, la glucosa-6-fosfatasa, que requiere también de Mg2+, es la que entra en acción en su lugar. Esta reacción de derivación se produce también mediante una simple hidrólisis.
La glucosa-6-fosfatasa se encuentra fundamentalmente en el retículo endoplásmico del hígado con su lugar activo sobre el lado citosólico. La importancia de su localización en el hígado es que una función característica del hígado es sintetizar glucosa para exportarla a los tejidos a través de la circulación sanguínea.
Regulación [editar]
La regulación de la gluconeogénesis es crucial para muchas funciones fisiológicas, pero sobre todo para el funcionamiento adecuado del tejido nervioso. El flujo a través de la ruta debe aumentar o disminuir, en función del lactato producido por los músculos, de la glucosa procedente de la alimentación, o de otros precursores gluconeogénicos.
La gluconeogénesis se controla en gran parte por la alimentación. Los animales que ingieren una alimentación con hidratos de carbono abundantes presentan tasas bajas de gluconeogénesis, mientras que los animales en ayunas o los que ingieren alimentaciones con un bajo contenido de hidratos de carbono presentan un flujo elevado a través de esta ruta.
Dado que la gluconeogénesis sintetiza glucosa y la glucólisis la cataboliza, es evidente que la gluconeogénesis y la glucólisis deben controlarse de manera recíproca. En otras palabras las condiciones intracelulares que activan una ruta tienden a inhibir otra.
Regulación por los niveles de energía [editar]
La fructuosa 1,6-bifosfatasa es inhibida por los niveles altos de AMP, debido a que ello es causado por un estado energéticamente pobre. Por lo tanto, debido a la presencia de niveles elevados de ATP y niveles bajos de AMP, se estimula la gluconeogénesis.
Regulación por fructuosa 2,6-bifosfato [editar]
La fructuosa 1,6-bifosfatasa es inhibida por la fructuosa 2,6-bisfosfato, un modulador alostérico cuya cantidad está influenciada por la concentración circulante en sangre de glucagón; la fructuosa 1,6-bisfosfatasa esta presente tanto en el hígado, como en los riñones.
Regulación de la fosforilación [editar]
Este proceso es dependiente de la concentración de ATP; al disminuir la concentración de ATP, la fosforilación también se observa disminuida y viceversa. En el hígado, este proceso aumenta al aumentar la síntesis de glucocinasa, proceso que es promovido por la insulina. La membrana de los hepatocitos es muy permeable a la glucosa, en el músculo y el tejido adiposo la insulina actúa sobre la membrana para hacerla permeable a ella.
Regulación alostérica [editar]
La inanición aumenta la acetil-CoA y ésta estimula la piruvato carboxilasa y por lo tanto la gluconeogénesis, al mismo tiempo que inhibe la PDH; la elevación de alanina y glutamina estimula GNG. El cortisol alto aumenta la disponibilidad de sustrato y a fructuosa 2-6 difosfato inhibe a la fructuosa 1,6 bisfosfatasa.
Balance energético [editar]
Hemos resaltado que las rutas catabólicas generan energía, mientras que las anabólicas comportan un coste energético. En el caso de la gluconeogénesis podemos calcular este coste; la síntesis de glucosa es costosa para la célula en un sentido energético. Si partimos desde piruvato se consumen seis grupos fosfato de energía elevada 4 ATP( debido a las reacciones de la piruvato carboxilasa y a la de fosfoglicerato kinasa) y 2 GTP (consecuencia de la descarboxilación del oxalacetato), así como 2 de NADH, que es el equivalente energético de otros 5 ATP (ya que la oxidación mitocondrial de 1 NADH genera 2,5 ATP).
En cambio, si la glucólisis pudiera actuar en sentido inverso, el gasto de energía sería mucho menor: 2 NADH y 2 ATP
Reacción Global
2 Ácido pirúvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O -----------> Glucosa + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD + 2H+
Importancia biomédica [editar]
La gluconeogéneis cubre las necesidades corporales de glucosa cuando no esta disponible en cantidades suficientes en la alimentación. Se requiere un suministro constante de glucosa como fuente de energía para el sistema nervioso y los eritrocitos. Además, la glucosa es el único combustible que suministra energía al músculo esquelético en condiciones de anaerobiosis. La glucosa es precursora del azúcar de la leche (lactosa) en la glándula mamaria y se capta activamente por el feto. Por otro lado, los mecanismos gluconeogénicos se utilizan para depurar los productos del metabolismo de otros tejidos desde la sangre; por ejemplo, lactato, producido por el músculo y los eritrocitos, y glicerol, que se forma continuamente por el tejido adiposo.
Las hexoquinasas
Las hexoquinasas son un grupo de enzimas del tipo quinasa, que pueden transferir un grupo fosfato desde una molécula de "alta energía" a otra, que actuará como aceptora de este fosfato, denominada sustrato. Ésta transferencia se denomina fosforilación. Por otra parte, el prefijo hexo indica que esta enzima puede fosforilar a cualquier hexosa (un monosacárido -azúcar- como la glucosa o fructosa), por tanto, es una enzima de baja especificidad. Su rol en la célula es variado, sin embargo se encuentra asociada mayormente al metabolismo celular, y específicamente, el rol de mayor importancia se encuentra en la glucólisis, dónde esta enzima fosforila a una molécula de glucosa, a partir de ATP, con lo cual se inicia la vía principal de metabolismo de azúcares, esto es, el camino principal por dónde los seres vivos obtienen energía a partir de éstos compuestos. Cómo se encuentra asociada a la glucólisis, esta enzima está presente en prácticamente la totalidad de seres vivos del planeta, y es por esto que posee formas y tamaños muy diversos, un remanente de la larga historia evolutiva de ésta enzima.
Hexoquinasa 1 [editar]
Originalmente se separaron 4 isoformas mediante cromatografía de intercambio iónico[1] y por electroforesis.[2] La quinta isoforma (HKI-td) fue caracterizada en el año 2000.[3] Las 5 isoformas mostradas son producidas por splicing alternativo. La mayor diferencia se muestra en el extremo N-terminal o extremo 5', ya que ésta parte de la proteína se relaciona con la regulación de su función, mientras que la actividad catalítica está asociada a su extremo C-terminal o extremo 3'.[4] Éstas isoformas son las que se encuentran en los seres humanos.[5]
Isoforma 1 (HKI) [editar]
Esta es la isoforma ubicua (presente en todas las células). Su extremo 5' incluye un exón que genera un extremo N-terminal con un dominio de unión de porina (PBD). Éste dominio permite la asociación a la membrana mitocondrial.[6]
Isoforma 2 (HKI-R) [editar]
HKI-R codifica para una isoforma específica de eritrocitos. Ésta variante carece del dominio PBD, y por lo tanto, se localiza en el citoplasma. Ésta isoforma posee un exón en el extremo 5', que le otorga la especificidad a eritrocitos, y que codifica para un extremo N-terminal diferente.[7]
Isoforma 3 y 4 (HKI-ta/tb) [editar]
La isoforma 3 (HKI-ta) y la isoforma 4 (HKI-tb) poseen 4 exones en el extremo 5', que son específicos para testis(tejido testicular) y que codifican para un extremo N-terminal propio de éstas isoformas y carecen del dominio PBD. La única diferencia entre ellas, es que la isoforma 4 posee un fragmento adicional de 54 nucleótidos.[8] [9]
Isoforma 5 (HKI-td) [editar]
Al igual que las isoformas 3 y 4, posee los exones específicos de tejidos testicular, e incluye el fragmento adicional de 54 nucleótidos, al igual que la isoforma 4. Ésta isoforma posee un extremo N-terminal específico y también carece del dominio PBD, por lo que se encuentra en el citosol.[10]
Hexoquinasa 2 [editar]
La hexoquinasa 2 se encuentra de forma predominante en el músculo esquelético. Se localiza en la membrana externa de la mitocondria. La expresión de este gen está modulada por la insulina. Estudios en Mus musculus (ratón) sugiere que está involucrada en un incremento de la glucólisis en células cancerígenas.[11] [12]
Hexoquinasa 3
La HK3 se encuentra en los leucocitos, y es una enzima alostérica, modulada negativamente por su producto Hexosa-6-fosfato.
Hexoquinasa 4
Isoforma 1
Esta variante codifica la isoforma que se expresa específicamente en las células beta de los islotes pancreáticos. La especificidad es otorgada por el primer exón, que posee un 5'-UTR único. Esta isoforma posee un extremo N-terminal particular, y el resto de la proteína es idéntica a las otras dos isoformas.[13]
Isoforma 2 [editar]
Ésta variante es la principal isoforma expresada en el hígado. El primer exon de ésta le otorga la especificidad hepática. Sin embargo, carece de un segundo exón específico para el hígado, que si se encuentra en la isoforma 3. Se diferencia de las demás sólo en su extremo N-terminal.[14]
Isoforma 3 [editar]
Ésta variante es específica del hígado, lo cual es dado por su primer exón, común para las isoformas 2 y 3. Es el segundo exón único para esta isoforma. Se diferencia de las demás sólo en su extremo N-terminal.[15]
Glicoproteína
Fórmulas estructurales de azúcares en las glucoproteinas
Las glicoproteínas o glucoproteínas son moléculas compuestas por una proteína unida a uno o varios hidratos de carbono, simples o compuestos. Tienen entre otras funciones el reconocimiento celular cuando están presentes en la superficie de las membranas plasmáticas.
El término glicoproteína se usa en general para referirse a una molécula de dimensiones específicas, integrada en general por una o más unidades oligosacáridas unidas de modo covalente a cadenas laterales específicas de péptidos. Suelen tener un mayor porcentaje de proteínas que de carbohidratos . Los términos proteoglicano y peptidoglicano designan agregados masivos formados por carbohidratos y proteínas o septimos péptidos, para los cuales la palabra molécula no tiene significado preciso. Las particular de proteoglicanos tienen un mayor porcentaje de carbohidratos que de proteínas.
Características generales
Existen en todo tipo de organismos, aunque prevalecen sobre todo en los líquidos y en las células de los animales, en las que tienen muchas funciones. Se encuentran muy difundidas en las membranas de las células o en asociación como componentes de la cubierta superficial.
Lista de la función asociada con una glicoproteína en particular:
Hormonas
Anticuerpos
Enzimas
Proteínas receptoras
Proteínas de adhesión de la célula
Proteína de control de crecimiento
Proteína de identificación celular
Proteína que confieren las características de los grupos sanguíneos
Proteínas que dan estabilidad estructural a conjuntos plurimoleculares.
Está lista revela que muchas de estas funciones se relacionan con la comunicación. Es evidente que todos estos son procesos normales e importantes para todos los organismos vivos. Es muy probable que las anormalidades de estos procesos se relacionen com muchas enfermedades. Es lógico preguntarse cual sería la razón de la presencia del carbohidrato. Una propuesta es que la fijación de azúcares a una proteína es la etiqueta química com la que se identifican las proteínas destinadas a utilizarse fuera de la célula o en la trama membranosa de está. Así, las proteínas que se conservarán y usarán en el citoplasma de la célula no están glicosiladas. Como grupo, las glicoproteínas manifiestan grandes diferencias en su contenido de carbohidratos, el cual fluctúa de menos del 1% hasta el 80% del peso total. Las que tienen más de 4% de carbohidrato se llaman en ocasiones mucoproteínas porque poseen una gran viscosidad. La unión covalente com el péptido se realiza mediante un enlace glicosídico con la cadena lateral de residuos de serina, trenina o asparagina. Los grupos oligosacáridos de los al grupo -OH de la serina y la trenina se llaman 'O-ligados', mientras que los fijos al grupo amida -NH2 de la asparagina se llaman 'N-ligados'. El número de grupos oligosacáridos por molécula de proteína es variable, pero todos los grupos de la molécula sueldo ser idénticos. Los azúcares más comunes en tales oligosacáridos son D-galactosa, D-glucosa, D-manosa, L-fucosa, N-acetil-D-glucosamina, etc.
Reconocimiento celular
Los tipos sanguíneos dependen del tipo de glicoproteína que contienen la membrana de los eritrocitos; el tipo de sangre A tiene como oligosacárido una cadena de N-acetilgalactosamina, mientras que el tipo B tiene una cadena de galactosa, de tal modo que, el tipo AB presenta los 2 tipos de glicoproteínas y el tipo O carece de ambos. Para determinar el tipo sanguíneo se usan antisueros, que contienen anticuerpos que reconocen determinado tipo de glicoproteína (el antisuero A reconoce la glicoproteína A). El conocimiento del tipo sanguíneo es importante para hacer transfusiones y evitar la formación de coágulos que provocan infartos y trombosis cerebrales mortales
Fórmulas estructurales de azúcares en las glucoproteinas
Las glicoproteínas o glucoproteínas son moléculas compuestas por una proteína unida a uno o varios hidratos de carbono, simples o compuestos. Tienen entre otras funciones el reconocimiento celular cuando están presentes en la superficie de las membranas plasmáticas.
El término glicoproteína se usa en general para referirse a una molécula de dimensiones específicas, integrada en general por una o más unidades oligosacáridas unidas de modo covalente a cadenas laterales específicas de péptidos. Suelen tener un mayor porcentaje de proteínas que de carbohidratos . Los términos proteoglicano y peptidoglicano designan agregados masivos formados por carbohidratos y proteínas o septimos péptidos, para los cuales la palabra molécula no tiene significado preciso. Las particular de proteoglicanos tienen un mayor porcentaje de carbohidratos que de proteínas.
Características generales
Existen en todo tipo de organismos, aunque prevalecen sobre todo en los líquidos y en las células de los animales, en las que tienen muchas funciones. Se encuentran muy difundidas en las membranas de las células o en asociación como componentes de la cubierta superficial.
Lista de la función asociada con una glicoproteína en particular:
Hormonas
Anticuerpos
Enzimas
Proteínas receptoras
Proteínas de adhesión de la célula
Proteína de control de crecimiento
Proteína de identificación celular
Proteína que confieren las características de los grupos sanguíneos
Proteínas que dan estabilidad estructural a conjuntos plurimoleculares.
Está lista revela que muchas de estas funciones se relacionan con la comunicación. Es evidente que todos estos son procesos normales e importantes para todos los organismos vivos. Es muy probable que las anormalidades de estos procesos se relacionen com muchas enfermedades. Es lógico preguntarse cual sería la razón de la presencia del carbohidrato. Una propuesta es que la fijación de azúcares a una proteína es la etiqueta química com la que se identifican las proteínas destinadas a utilizarse fuera de la célula o en la trama membranosa de está. Así, las proteínas que se conservarán y usarán en el citoplasma de la célula no están glicosiladas. Como grupo, las glicoproteínas manifiestan grandes diferencias en su contenido de carbohidratos, el cual fluctúa de menos del 1% hasta el 80% del peso total. Las que tienen más de 4% de carbohidrato se llaman en ocasiones mucoproteínas porque poseen una gran viscosidad. La unión covalente com el péptido se realiza mediante un enlace glicosídico con la cadena lateral de residuos de serina, trenina o asparagina. Los grupos oligosacáridos de los al grupo -OH de la serina y la trenina se llaman 'O-ligados', mientras que los fijos al grupo amida -NH2 de la asparagina se llaman 'N-ligados'. El número de grupos oligosacáridos por molécula de proteína es variable, pero todos los grupos de la molécula sueldo ser idénticos. Los azúcares más comunes en tales oligosacáridos son D-galactosa, D-glucosa, D-manosa, L-fucosa, N-acetil-D-glucosamina, etc.
Reconocimiento celular
Los tipos sanguíneos dependen del tipo de glicoproteína que contienen la membrana de los eritrocitos; el tipo de sangre A tiene como oligosacárido una cadena de N-acetilgalactosamina, mientras que el tipo B tiene una cadena de galactosa, de tal modo que, el tipo AB presenta los 2 tipos de glicoproteínas y el tipo O carece de ambos. Para determinar el tipo sanguíneo se usan antisueros, que contienen anticuerpos que reconocen determinado tipo de glicoproteína (el antisuero A reconoce la glicoproteína A). El conocimiento del tipo sanguíneo es importante para hacer transfusiones y evitar la formación de coágulos que provocan infartos y trombosis cerebrales mortales
Regulación del Ciclo de KrebsLa velocidad del ciclo de Krebs viene continuamente modulada para cumplir con las necesidades energéticas exactas de la célula. Los sitios primarios de control son las enzimas alostéricas: la isocitrato deshidrogenasa y la α-cetoglutarato deshidrogenasa. La isocitrato deshidrogenasa es estimulada alostéricamente por la presencia de ADP, que aumenta la afinidad de la enzima por el sustrato. Las uniones de isocitrato, de NAD+, de Mg2+, y de ADP, a la enzima son mutuamente cooperativas en sentido activador. Por contra, el NADH inhibe la enzima por el desplazamiento directo de NAD+. El mismo ATP tiene efecto inhibitorio.El segundo sitio del control del ciclo de Krebs está cerca de la α-cetoglutarato deshidrogenasa. Algunos aspectos del control de esta enzima son parecidos a los del complejo enzimático de la piruvato deshidrogenasa, como puede esperarse dada la extrema homología entre las dos enzimas. La α-cetoglutarato deshidrogenasa es inhibida por el succinil-CoA y el NADH, es decir, los productos de la reacción que cataliza. La α-cetoglutarato deshidrogenasa puede ser también inhibida genéricamente por un alto nivel energético presente en la célula. Esto significa que, en presencia de altos niveles de ATP, la célula es capaz de reducir la eficiencia del proceso de producción de energía. En muchas bacterias, también se controla la entrada en el ciclo de las moléculas con dos átomos de carbono. En ellos, la síntesis de citrato, oxalacetato y acetil-CoA es la sede de una importante regulación. EL ATP, en efecto, es un inhibidor alostérico de la citrato sintasa. El efecto concreto del ATP es aumentar la KM de la enzima por el acetil CoA. De este modo, cuanto más ATP está presente en la célula menos Acetil-CoA se introduce en el ciclo.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)
