BIOQUIMICA 31 de Enero de 2016

Felipe de Jesús Pérez Vázquez

Tarea 1. Tema ENZIMAS: FOSFOLIPASA A2 de secreción tipo ll (FLA2s-ll).

Introducción.

Las fosfolipasas A2 (FLA2) constituyen un diverso grupo de enzimas con respecto a secuencia, función y localización, son importantes para el metabolismo de ácidos grasos en el recambio de los fosfolípidos de membrana y en la generación de mediadores lipídicos de la inflamación (1-3). La FLA2 reciben su clasificación debido a que hidroliza el enlace éster entre el segundo acilo y el glicerol (2,4).

Clasificación.

Existen dos grandes clasificaciones de FLA2 por su funcionalidad y localización celular y tisular: las FLA2 intracelulares o citosólicas (FLA2c) con un alto peso molecular de 40-85kDa y las FLA2 de secreción (FLA2s) con un menor peso molecular de 14-18 kDa, que a su vez se diferencian entre sí por su dependencia de calcio en calcio-dependientes y calcio-independientes (2,3). Sin embargo, existen más de 20 isoformas de FLA2s, representando mayor abundancia en las secreciones de las glándulas exocrinas del ser humano (1).

Estructura.

Las FLA2s presentan una homología estructural, son de baja masa molecular con estructura terciaria muy rígida debido a la presencia de 5-8 enlaces disulfuro. Esto le confiere estabilidad contra proteólisis y resistencia a la desnaturalización. Estructuralmente las FLA2s comparten

el mismo tipo de a hélice, amino terminal anfipatico, un mismo sitio de unión al Ca y un mismo sitio activo, el cual incluye una triada catalítica clásica de Serina estearasa en la que se encuentran puentes disulfuro. Adicionalmente son relativamente termoestables y necesitan concentraciones de Ca a nivel uM para su actividad (2,4).

Propiedades.

En nuestra especie se conocen cinco genes y un pseudogen que están relacionados con las FLA2 (3). Estudios enzimogenos demuestran que la FLA2s es una hidrolasa-lipasa, la cual utiliza Histidina como sitio activo, acompañada de una Asparagina a fin de polarizar un enlace H2O el cual ataca el grupo carbonilo (4). La FLA2s principalmente actúa sobre los fosfolípidos localizados en la hoja interna de las membranas, desencadenando pérdida de la asimetría fosfolipidica. En la nomenclatura por IUBMB (International Unión of Biochemistry and Molecular biology), las FLA2 se clasifican como EC 3.1.1.4. (2,3).

Función Enzimática.

Adicionalmente, las FLA2s humanas están implicadas en numerosas funciones biológicas, y basados en su estructura primaria las FLA2s pueden ser de 7 tipos: l, ll, lll, V, Vll, lX y X; siendo los grupos l y ll los más estudiados (4). Profundizando en los dos primeros grupos, el grupo l o pancreática se localiza en Jugo pancreático, pulmón, hígado, riñón, bazo y suero, siendo su función en la digestión de fosfolípidos, contracción muscular lisa, proliferación celular y migración celular. Mientras el Grupo ll o inflamatoria se localiza en el fluido sinovial, plasma, pulmón, hígado, plaquetas, macrófagos y polimorfo nucleares, actuando como mediador lipídico de inflamación, activación de linfocitos T, eliminación de bacterias, migración celular y degranulación de mastocitos (2,5).

Mecanismos de regulación.

Estudios recientes puntualizan en el estudio del grupo ll sugiriendo que la función de hidrolizar a los ácidos grasos poliinsaturados como el ácido araquidónico y el ácido decosahexaenoico, media una amplia variedad de respuestas inflamatorias por medio de la producción de eicosanoides y prostanoides derivados del ácido araquidónico y la mediación de respuestas anti-inflamatorias por medio del ácido decosahexaenoico (1). Sin embargo, el mecanismo de regulación fisiológica de estas enzimas así como el origen de las FLA2s-ll que circulan en el plasma sanguíneo en enfermedades inflamatorias es desconocido (4). Por otra parte, se han encontrado ensayos clínicos con el uso de antioxidantes botánicos con resultados favorables en la disminución de los niveles plasmáticos de estas enzimas (1) y un gran número de reportes describiendo las propiedades de algunos inhibidores farmacológicos como antimalaricos, aminoglicosidos, alcoholes y poliaminas, que no inhiben las FLA2s per se, sino que actúan en otros sustratos que modifican los niveles de calcio, por lo que existe una falta de especificidad que impide puedan ser usados como inhibidores de las FLA2s (4).

Aplicación Médica.

Tomados en conjunto, estos estudios sugieren la implicación del PLA2s en vías oxidativas y de señalización inflamatoria. Por lo que actualmente la medición de los niveles de FLA2s en el pasma tiene un valor diagnóstico y pronostico en pacientes con shock séptico, pancreatitis, artritis reumatoide, estado terminal de SIDA, siendo la relación entre la variación analítica y la evolución de la enfermedad corroborando su disminución con la remisión clínica, por lo que se considera que esta enzima constituye un buen marcador bioquímico en el monitoreo y terapia de la enfermedad

Referencias Bibliográficas.

1.- Sun GY, Chuang DY, Zong Y, Jiang J, Lee JCM, Gu Z, et al. Role of cytosolic phospholipase A2 in oxidative and inflammatory signaling pathways in different cell types in the central nervous system. Mol Neurobiol. 2014;50(1):6-14.

2.- Yolanda VR, Miguel BD, Jose LA, Francisco MG, et al. Origen e Importancia de la Fosfolipasa A2 de Secreción. Rev Cubana Farm 2001;36(2):121-8.

3.- Gregory AG, Anamias GC, et al. Fosfolipasas A2: Grandes Familias y Mecanismos de acción. Repert.med.cir.2009;18(4):199-209.

4.- Rafael B, Jorge GM, et al. Fosfolipasas A2 y su importancia clínica. Rev. de la Facultad de Medicina Universidad Nacional de Colombia 2002; 50(1):26-35.

5.- Jairo TG, Samuel DA, et al. Fosfolípidos: Propiedades y efectos sobre la salud. Nutr Hosp. 2015;31(1):76-83.

Tarea1.Enzima alosterica glutamato deshidrogenasa 1

Introducción

La enzima glutamato deshidrogenasa cataliza reversiblemente la desaminación oxidativa del glutamato α-cetoglutarato. Está implicada en la regulación de los aminoácidos. En el ser humano se sabe que existen dos iso-enzimas de la glutamato deshidrogenasa, la GLUD1 y GLUD2, ambas son hexámeros y se localizan en la matriz mitocondrial

Clasificación

-Glutamato deshidrogenasa 2

La GLUD2 es la segunda glutamato deshidrogenasa humana que se expresa principalmente en la retina, testículos y en un menor nivel en el cerebro. Es importante para reciclar el principal neurotransmisor excitatorio, el glutamato, durante la neurotransmisión. El gen de la GLUD2 se encuentra en el cromosoma X y al contrario que la GLUD1 es un gen sin intrones.

-Glutamato deshidrogenasa 1 (GLUD 1)

Está localizada en el cromosoma 10q23,3 y posee 13 exones. Esta enzima se encuentra en altos niveles en el hígado, cerebro, páncreas y riñones y tiene un rol fundamenta en el metabolismo del nitrógeno, glutamato y de la homeostasis energética. En las células pancreáticas participa en los mecanismos de secreción de insulina. En los tejidos nerviosos participa en el catabolismo de glutamato y en la detoxificación del amoniaco, está relacionada con el aprendizaje ya que incrementa la producción del neurotransmisor glutamato.

Estructura

La GLUD es un homohexámero. Cada monómero tiene: Dominio N-terminal de unión del glutamato (Glu-BD), que está casi totalmente compuesto de filamentos β. Dominio de unión del NAD+ o NADP+ (NAD-BD). 48 residuos parecidos a una antena que se extienden desde la parte superior de cada NAD-BD. La antena consiste en una hélice ascendiente y un filamento descendiente que contiene una pequeña α-hélice que se dirige hacia el lado C-terminal del filamento.

Propiedades  La glutamato deshidrogenasa utiliza tanto los cofactores del nucleótido de nicotinamida; NAD+ en la dirección de la liberación del nitrógeno y NADP+ para la incorporación del nitrógeno. En la reacción hacía adelante como se muestra la glutamato deshidrogenasa es importante en la conversión de amoníaco libre y α-KG a glutamato, formando uno de los 20 aminoácidos requeridos para la síntesis de proteínas. Sin embargo, se debe reconocer que la reacción reversa es un proceso crucial anapletórico que enlaza el metabolismo del aminoácido con la actividad del ciclo del acido tricarboxilico . En la reacción reversa, la glutamato deshidrogenasa proporciona una fuente de carbono oxidable usada para la producción de energía así como un reducido portador de electrones, NADH. Según lo esperado para un punto de ramificación de la enzima con un importante acoplamiento al metabolismo energético, la glutamato deshidrogenasa es regulada por la carga de energía celular. El ATP y el GTP son efectores alostéricos positivos de la formación de glutamato, mientras que el ADP y el GDP son efectores alostéricos positivos de la reacción reversa. Así, cuando el nivel de ATP es alto, la conversión de glutamato a α-KG y a otros intermediarios del ciclo del TCA es limitada; cuando la carga de energía celular es baja, el glutamato es convertido a amoniaco y a intermediarios oxidables del ciclo ácido tricarboxilico . El glutamato es también un principal donante amino para otros aminoácidos en reacciones de transaminación subsecuentes. Los múltiples papeles del glutamato en el balance del nitrógeno lo convierten en una puerta entre el amoníaco libre y los grupos aminos de la mayoría de los aminoácidos.

Función enzimática

La GLUD1 cataliza la desaminación oxidativa del glutamato a 2-oxoglutarato e ion amonio (NH4) usando NAD+ o NADP+ como cofactor. La reacción se desarrolla con la transferencia de un ion hidruro desde el carbono α del glutamato al NAD (P)+, formándose 2-iminoglutarato, que es hidrolizado a 2-oxoglutarato y NH4. El equilibrio de reacción en condiciones standard favorece la formación de glutamato frente al NH4. Por esta razón, se piensa que la enzima tiene un papel importante en la detoxificación del amoniaco; esta posición de equilibrio ayuda a mantener la concentración de NH4 baja.

Aplicación medica

La glutamato deshidrogenasa, además de los sitios de unión para sustratos y productos, tiene sitios alostéricos.  La unión de leucina, ADP y succinil CoA a los sitios alostéricos incrementa la actividad  de la enzima y la polimerización de la cadena polipeptídica; mientras que la unión a estos sitios de GTP, palmitoil CoA y algunas drogas antiesquizofrénicas como el haloperidol disminuye  la actividad enzimática y causa la disociación de las cadenas polipeptídicas. Se ha sugerido que la GLUD1 asume en su estado basal una configuración (ranura catalítica abierta) que permite la actividad catalítica con independencia de si sus sitios alostéricos son funcionales. La regulación de la GLUD1 es de particular importancia biológica, ejemplificado por las observaciones de que las mutaciones regulatorias de la GLUD1 están asociadas con manifestaciones clínicas en los niños.La deficiencia en GLUD1 es causa del Síndrome de hiperinsulinismo-hiperamonemia (HHS), caracterizado por una elevada velocidad de oxidación de glutamato a alfa-cetoglutarato que estimula la secreción de insulina en las células beta pancreáticas, mientras que no existen una detoxificación adecuada del amonio en el hígado.

La concentración GLDH en la sangre puede aumentar en las siguientes enfermedades:  La enfermedad hepática asociada con la destrucción de las células hepáticas, por ejemplo, Hepatitis. La ictericia, que es debido a un cierre de los pequeños conductos biliares en el hígado (ictericia obstructiva llamada) intoxicación aguda, el daño del tejido del hígado, por ejemplo, una intoxicación con hongos Amanita. Circulatoria aguda trastornos del hígado, por ejemplo con una trombosis de las venas hepáticas o debilidad aguda del ventrículo derecho (en este caso, la no producida por el hígado a la sangre del corazón que fluye hacia atrás y se acumula en el hígado)

Referencias

1. Fahien LA y MacDonald MJ. 2011. The complex mechanism of glutamate dehydrogenase in secretion insulin. Diabetes 60: 2450-2454.

2. Smith TJ y col. 2002.The structure of apo human glutamate dehydrogenase details subunit communication and allostery. J Mol Biol.  3;318(3):765-77.

3. Michael W King PhD | © 1996–2016 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

4. George A.  1980. Effects of adenosine 5'-diphosphate on bovine glutamate dehydrogenase: diethyl pyrocarbonate modification. Biochemistry. 23;19(26):6057-61.

5. Peterson PE. 1999.The structure of bovine glutamate dehydrogenase provides insights into the mechanism of allostery. Structure.  15;7(7):769-82.