martes
jun192012

Los semáforos de las células (entrevista con Edmon Fischer premio nobel)

Si la fosforilación falla,

el 99,99% de las veces se desencadena una enfermedad. Edmon Fischer


 

martes
jun192012

Los compuestos de fosfato de alta y baja energía

Leopoldo de Meis and Gutemberg G. Alves Depto Bioquímica Médica, Instituto de Ciências Biomédicas Universidade Federal do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro, CEP 21.941-590 Brazil 

La energía es una cuestión central en la vida y para sobrevivir, los organismos vivos han encontrado varias maneras para interconvertir continuamente las diversas formas de energía disponibles en el ambiente. Los compuestos de fosfato son la materia biológica común de intercambio de energía y el trifosfato de adenosina (ATP) es el portador de energía más importante de la célula. Un grupo de enzimas conocidas como ATPasas pueden convertir la energía derivada de hidrólisis del ATP en el trabajo (contracción muscular), el transporte de iónes (Ca2+-ATPasa, Na++K+-ATPasa) o aún la producción de luz (luciferasa de las luciérnagas). No toda la energía derivada de hidrólisis de los compuestos de fosfato es convertida en trabajo por las enzimas; una parte significativa de la energía total se disipa en el ambiente circundante como calor.

Dos conceptos generales se encuentran comúnmente en la mayoría de los libros de texto de Bioquímica: primero, la energía derivada de hidrólisis de los compuestos de fosfato se libera en el momento exacto de hidrólisis del enlace de fosfato y segundo, la cantidad de energía liberada y la fracción de ella que se convierte en calor es siempre la misma sin importar si el compuesto se encuentra en solución o en la superficie de la enzima. Es decir las enzimas actuarían como catalizadores, no teniendo ningún efecto en la energía de hidrólisis del substrato ni controlando la fracción de la energía total liberada que se convierte en calor.

Estos dos conceptos ya no son válidos actualmente. Ahora sabemos que la energía de hidrólisis de los compuestos de fosfato varía considerablemente dependiendo de si se encuentra en solución o en la superficie de la enzima. Por otra parte, para las enzimas implicadas en la transducción de energía, la energía utilizada para realizar trabajo está disponible antes de la ruptura del compuesto de fosfato. La evidencia obtenida durante los últimos 5 años indica que las ATPasas pueden modular la conversión de la energía durante el ciclo catalítico, determinando la fracción de la energía derivada del compuesto de fosfato que será convertida en trabajo y la fracción que se convertirá en calor.

En este trabajo, discutiremos los procesos de transducción de energía, el concepto de compuestos de fosfato de alta y baja energía, así como el hecho de cómo algunas ATPasas pueden controlar y regular la cantidad de energía dirigida para generar trabajo o para producir calor. Este concepto es importante para la comprensión de la termogénesis y su papel en la resistencia al frío, así como el mecanismo de algunas enfermedades como el hipertiroidismo y la obesidad que se asocian con la pérdida de la regulación de la termogénesis. 

Leer artículo completo

miércoles
may232012

Pirofosfato de tiamina

El pirofosfato de tiamina (PPT) es la forma fisiológicamente activa de la Tiamina (vitamina B1), éste es esencial como componente nutricional, dando lugar a dos procesos de gran importancia. Por un lado, al metabolismo de los carbohidratos (Murray 1998; McArdle y Katch 1996), participando como cofactor de tres enzimas; la piruvato deshidrogenasa, la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa y la transacetolasa. La piruvato deshidrogenasa es un complejo multienzimático, donde bajo ciertas condiciones anaeróbicas descarboxila al piruvato hasta Acetil – CoA. El PPT participa dentro del ciclo del ácido cítrico en la descarboxilación de alfa-cetoglutarato hasta succinil-CoA, favoreciendo la oxidación de la glucosa para obtener ATP (Marcus y Coulston 2001, Strumilo y cols. 1999). Por otro lado, la Tiamina activa al complejo de la guanilato ciclasa / Guanosin Monofosfato cíclico (GMPc), pero no a la adenilato ciclasa (Baumgartner 1991).

MECANISMOS MEDIANTE LOS QUE EL PFT PROTEGE DEL DAÑO POR EL ESTRÉS OXIDATIVO.

El PFT expresa efectos específicos y no específicos (Bá, 2008).

En diversas actividades neurales: metabolismo celular, síntesis y liberación de neurotrasmisores, en la conducción del impulso eléctrico (Parkhomenko et al, 1996).

Activa a los complejos de la PDH y a-KGDH que inhiben las ROS y RNS en las enfermedades de Parkinson, Huntington y Alzheimer (Oliveira et al, 2007).

Activa el metabolismo peroxosimal (ácido fitánico y ácidos -2- hidroxi- de cadena lineal acumulados en la AMRT 8SNIEKERS ET AL, 2006).

Inhibe la lipoperoxidación  interactuando con las ROS y RNS  oxidándose a tiocromo y disulfuro de tiamina (Mehta et al, 2008).

Atrapa a los peroxinitritos disminuyendo las complicaciones vasculares (Stepuro et al, 2005).

Protege contra el estrés oxidativo inhibiendo la formación de ditirosina en relación dosis-respuesta (Stepuro et al, 2008)

Controla la acidosis láctica producida en la falla cardiaca congestiva, diabetes y envejecimiento (Maleka et al, 2006).

Genera protección de la peroxidación de lípidos inducida por la intoxicación con metales pesados (Senapati et al, 2000, Wang et al, 2007).

Tiene función antioxidante (Gliszczyóska-Swiglo, 2005).

La tiamina y sus derivados son potentes agentes reductores que funcionan como defensas contra el estrés oxidativo (Fattal.Valevski, 2011).

Destruye los AGEs in vitro, in vivo e in situ (Booth et al, 1996, 1997).

También se ha visto que la T y el PFT actúan directamente como antioxidantes reaccionando con las ROS y evitando la peroxidación de lípidos (Shapoval et al, 2011). 


ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS RELACIONADAS CON ESTRÉS OXIDATIVO Y DEFICIENCIA DE TIAMINA


Enfermedad de Alzheimer, Huntington, Parkinson (Oliveira et al, 2007).

Deficiencia en el desarrollo del lenguaje  (Fattal et al, 2011).

Alteraciones en el sistema serotoninérgico causando depresión, amnesia y anormalidades conductuales (Murata et al, 2004).

Déficit de la memoria causada por reducción en la función colinérgica (Nawasai, 2005).

Polineuropatía axonal aguda con deficiencia en la conducción de los potenciales de acción compuestos (Ishibasi et al, 2003).

Deficiencia en el desarrollo de la masa cerebral  (De Feitas Silva et al, 2010).

El autismo –disfunción en la Tk-homeostasis de la tiamina (Obrenovich et al, 2011).


La coenzima pirofosfato de tiamina (PPT) o cocarboxilasa, es la forma activa de la tiamina (Vitamina B1) y es importante como cofactor en los procesos enzimáticos fundamentales para la economía celular. Se ha demostrado que esta coenzima forma parte integral del complejo de la piruvato deshidrogenasa, de la piruvato descarboxilasa, del complejo de la α-oxoglutarato deshidrogenasa y de la transcetolasa eritrocítica, entre otras y su síntesis es directamente dependiente de la presencia de la tiamina. A este respecto, diversos investigadores han confirmado que una deficiente concentración de tiamina tiene efectos adversos en la concentración del PPT, lo cual afecta a órganos como el corazón, hígado o el cerebro que son dependientes de la presencia de esta coenzima para su funcionamiento adecuado. En el hígado, una baja concentración de tiamina provoca alteraciones en la biosíntesis de las bilirrubinas y de la albúmina,favorece el desarrollo de la piruvicemia y de la acidosis láctica, y altera la síntesis de diversas proteínasEn la enfermedad del Jarabe de Maple, se produce una acumulación de leucina, isoleucina y valina y de los a- cetoácidos correspondientes a consecuencia del desacoplamiento entre el complejo multienzimático y los cofactores que participan en la descarboxilación de los α-cetoácidos mencionadosLa administración del PPT atenúa estas alteraciones al activar al complejo de la piruvato deshidrogenasa y al de la α-cetoácido deshidrogenasa.

page2image39864
Benítez-Rodríguez MT. Aplicación terapéutica del pirofosfato de tiamina. México. ed. Información profesional especializada; 1996.p. 93-101 
------

Disfunciones hepáticas tratadas con pirofosfato de tiamina. Resultados clínicos y de laboratorio.

Alcázar-Montenegro Heberto, Alcázar-Leyva Susana, *Aguirre-Benítez Elsa, **Alvarado-Vásquez Noé, Rivera-López Rosa María, Gámez-Murrieta Armando, Benítez-Rodríguez María Teresa

Instituto de Investigaciones Científicas Hans Selye, A.C. Facultad de Medicina de la Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias