| El Comité
de Redacción de Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana
ha seleccionado este artículo publicado en la revista “Ciencia
Hoy” (Volumen 10, n.º 58, agosto-septiembre 2000) para su difusión
a través de FABA Informa. |
La glicación de
lasproteínas y su participación en enfermedades humanas La
aparición de los compuestos que caracterizan las tres etapas de
la glicación, depende de la concentración de azúcares
reductores y del tiempo de exposición de la proteína a los
mismos. En el organismo las proteínas están continuamente
sintetizándose y destruyéndose, proceso que se conoce como
recambio. El nivel de una proteína se mantiene constante porque
su degradación y su síntesis transcurren a la misma velocidad.
La velocidad de recambio determina la llamada vida media de la proteína,
esto es, el tiempo en el que tarda en degradarse (o reemplazarse por nueva
proteína) la mitad de ella. Cuando el recambio es rápido,
la vida media es corta y la proteína que está en contacto
con la glucosa vive solo lo suficiente como para permitir que se produzcan
las etapas iniciales de la glucosilación, esto es, la formación
de la base de Schiff y eventualmente del producto de Amadori. En cambio,
cuando la proteína tiene una vida media larga hay tiempo para que
se formen los productos de glucosilación avanzada. Como se mostrará
mas abajo, una proteína de recambio lento puede comportarse como
una de recambio rápido si la célula en la que está
ubicada es de corta vida. Dado que la glucosa es el azúcar reductor más abundante en el organismo, es generalmente el considerado en las reacciones de glucosilación no enzimática de interés biológico. Esto no debe hacer perder de vista que cualquier azúcar que posea un grupo carbonilo libre puede reaccionar con los grupos amino de las proteínas para formar bases de Schiff. La reactividad de los distintos azúcares está dada por la disponibilidad de su grupo carbonilo. Como lo muestra la figura 1 del texto central, los azúcares existen en forma abierta o extendida que es la que tiene el grupo carbonilo, en equilibrio con por lo menos dos formas cerradas en anillo (anómeros cíclicos) en las que el grupo carbonilo ha desaparecido. El equilibrio está muy desplazado hacia las formas cerradas; por ejemplo, en medios fisiológicos la glucosa abierta representa solo el 0,002% del total. En 1953, el grupo de Aaron Katchalsky, en el entonces recientemente creado Instituto Weizmann (véase Ciencia Hoy, 26: 53-56, 1994) de Israel, demostró que existe una correlación entre la velocidad de la reacción de glicación y la proporción de la forma abierta de cada azúcar. De hecho, cuando los azúcares están asociados con el fosfato, fenómeno que sucede en el interior celular como parte del metabolismo, poseen mayor capacidad glucosilante debido a que la asociación con fosfato aumenta la proporción de dichos azúcares que está en la forma carbonílica (abierta). Las proteínas están constituidas por cadenas no ramificadas de aminoácidos. Si bien 21 aminoácidos diferentes participan en la formación de proteínas, todos comparten un grupo amino primario y un grupo carboxilo contiguo a él. Las diferencias entre aminoácidos están dadas por su cadena lateral que es característica de cada uno de ellos (la cadena lateral está indicada como R en la figura 2 del texto central). Para formar las proteínas, los aminoácidos se enlazan entre sí por la reacción entre el grupo carboxilo de uno de ellos con el grupo amino de otro. Esto da lugar a la formación del denominado enlace peptídico (ver figura 2 del texto central). Por cada enlace peptídico formado se pierde un grupo amino y un grupo carboxilo. En consecuencia, una vez formada una proteína, solo quedará libre el grupo amino primario del aminoácido presente en uno de los extremos de la proteína (grupo amino terminal) y el carboxilo presente en el otro extremo (grupo carboxilo terminal). Los aminoácidos lisina y arginina cuyas cadenas laterales se muestran en la figura 2 del texto central, poseen en ellas grupos amino que al no participar en la unión peptídica persisten en la proteína y son capaces de reaccionar con los azúcares reductores. En la glucosilación no enzimática el grupo amino terminal es el más reactivo, seguido por los grupos amino primarios de la cadena lateral de los residuos de lisina, siendo mucho menor la reactividad de los grupos guanidinio de los residuos de arginina. No todos los grupos de una proteína capaces de reaccionar con el grupo carbonilo de los azúcares lo hacen, algunos pueden estar ocultos en la estructura tridimensional de la proteína de modo tal que las moléculas de los azúcares no pueden aproximárseles. Además, el entorno de la proteína donde se encuentra cada grupo condiciona localmente su capacidad para reaccionar con el grupo carbonilo de los azúcares. La accesibilidad y la capacidad de reacción determinan que, cuando una proteína reacciona con un azúcar, solo algunas de las cadenas laterales de sus residuos de lisina y arginina participarán directamente en esta reacción. |
