“Medidas Extraordinarias”, la pelicula.


 

“Medidas Extraordinarias” es una pelicula del 2010 basada en la historia (verdadera)  de un matrimonio que trata de salvar a sus hijos afectados por la Enfermedad de Pompe, una Enfermedad de Almacenamiento de Glucogeno (Glucogenosis) producida por mutaciones en un gen que codifica la enzima alfa-glucosidasa acida (GAA)

La Enfermedad de Pompe es una rara enfermedad hereditaria (1 caso en 40,000 nacimientos), producida por el deficit de la enzima Alfa-glucosidasa acida, lo cual  resulta en una excesiva acumulacion de glucogeno dentro de las celulas, que afecta principalmente al corazon y los musculos y es a menudo fatal.

El tratamiento actualmente se basa en el uso de enzimas recombinants para reemplazar el deficit de la enzima normal. “Medidas Extraordinarias” describe, de hecho, los eventos que iniciaron el desarrollo de las investigaciones para obtener la enzima necesaria para el tratamiento de la enfermedad.  

Esta pelicula se basa en la verdadera historia de John y Aileen Crowley, cuyos dos hijos menores estan afectados por la Enfermedad de Pompe.

Puede encontrar algunas fotos de la familia Crowley aqui.

Mis citas favoritas de esta pelicula:

John Crowley (Mirando a los jovenes contratados para trabajar bajo las ordenes del Dr. Stonehill):

-Esos muchachos me hace sentirme viejo.
Dr. Robert Stonehill:

– Los cientificos se vuelven todo sensibles y cuidadosos cuando se hacen viejos. A los jovenes les gusta el riesgo, no tienen temor de nuevas ideas…y les puedes pagar menos.

 

John Crowley (discutiendo con un ejecutivo farmaceutico):

” Esto no se trata de las ganancias de una inversion, sino de ninos…Ninos con nombres, suenos, familias que los aman”

 

Articulos recomendados:

Enfermedad de Pompe (Pagina de Genzyme)

Enfermedad de Pompe

En un proximo post analizaremos con mas detalle la Enfermedad de Pompe.

Aplicaciones Clinicas del Estudio de las Enzimas Plasmaticas.


 

 

La medicion de la actividad de las enzimas plasmaticas es una impotante herramienta en el diagnostico y monitoreo del tratamiento de diversas enfermedades.

 

En la sangre se encuentran enzimas que tienen un papel fisiologico en la sangre, pero ademas, se pueden encontrar pequenas cantidades de las enzimas que aparecen normalmente en los tejidos.

 

El nivel en sangre de estas enzimas intracelulares aumenta en algunas enfermedades de tejidos y los organos, ya como consecuencia de muerte celular o cambios en la permeabilidad de las membranas, hay un incremento de la liberacion de esas enzimas al plasma, por lo que su determinacion es un importante indicio de dano celular en algunos tejidos: existe una fuerte asociacion entre los hallazgos de un aumento en el plasma de enzimas particulares y el danho a organos que son ricos en esas enzimas.

 

A continuacion se muestra una lista de las enzimas cuyo estudio se ha mostrado mas util en el diagnostico y monitoreo de enfermedades:

 

ENZIMAS ENFERMEDADES
Alanina aminotransferasa (ALT) Enfermedades hepaticas y cardiacas
Aldolasa Enfermedades musculares
Amilasa Enfermedades pancreaticas
Aspartato aminotransferasa (AST) Enfermedades hepaticas y cardiacas
Colinestarasa (pseudocolinestarasa) Intoxicacion organofosforada aguda
Creatin Kinasa (CK o CPK) Enfermedades cardiacas y musculares
Enzima Convertidora de Angiotensina    Sarcoidosis
Fosfatasa acida Enfermedades prostaticas
Fosfatasa alcalina Enfermedades hepaticas y oseas
Gamma-Glutamyltransferase (GGT) Enfermedades hepaticas, monitoreo de reabilitacion alcoholica
Lactato Deshidrogenasa (LDH) Enfermedades hepaticas, cardiacas y danho cerebral
Lipasa Pancreatitis
Lisozima Algunas leucemias agudas

 

Como ya fue discutido en un post previo,  (Isozimas o Isoenzimas) algunas enzimas que catalizan la misma reaccion tienen diferente estructura.

Debido a que estas isoenzimas tienen diferente distribucion tisular, su estudio es un importante instrumento en la determinacion del danho sufrido por organos especificos.

Clasifica a esta enzima


 

Pregunta de Bioquimica N0. 28

(Pregunta sobre Enzimas)

 

Seleccione, entre las clases de enzimas que aparecen mas abajo, a cual grupo pertenece la que cataliza la siguiente reaccion:

 

 

a)     Clase 1: Oxidoreductasas

 

b)     Clase 2: Transferasas

 

c)      Clase 3: Hidrolasas

 

d)     Clase 4: Liasas

 

e)     Clase 5: Isomerasas

 

f)       Clase 6: Ligasas

 

 

Acerca de la Modificacion de la Actividad Enzimatica


Pregunta de Bioquimica No. 26

(Pregunta sobre Enzimas)

 

 

Cual de los procesos que aparecen como opciones mas abajo, esta representado en este diagrama, considerando que:

 

          al aumentar la concentracion de substrato S la actividad de la enzima aumenta

 

          el compuesto I no esta relacionado con la via metabolica en la cual esta enzima participa

 

          Vmax no esta afectada por el compuesto I

 

          Km aumenta como resultado de la presencia de I

 

Opciones:

 

a)     Activation alosterica

 

b)     Activacion por retroalimentacion  (feedback activation)

 

c)      Inhibicion alosterica

 

d)     Inhibicion competitiva

 

e)     Inhibicion irreversible

 

f)       Inhibicion por retroalimentacion (feedback inhibition)

 

g)     Inhibicion no competitiva

 

h)    Interaccion homotropica

 

i)       Interaccion heterotropica

 

Sobre la Constante de Michaellis (Km)


Pregunta de Bioquimica No. 13

(Pregunta sobre Enzimas)

 

 

La determinacion del Km en una isomerasa que cataliza la transformacion de diferentes carbohidratos de la serie D  en sus correspondientes isomeros L, muestra diferentes valores, en dependencia del carbohidrato que es transformado. Seleccione, entre los siguientes carbohidratos cuyos valores de Km se indican, por cual de ellos la enzima muestra menor afinidad:

 

a) D-glucosa                    Km =  2000 uM

 

b) D-galactosa                Km =   4500 uM

 

c) D-manosa                  Km =  8000 uM

 

d) D-Ribosa                    Km = 10000 uM

 

e) D-fructosa                   Km =  9000 uM

 

 

Sitio Activo y Ajuste inducido en la formacion del Complejo Enzima Substrato


 

Debido a que todas las enzimas son de naturaleza proteica, las enzimas son macromoleculas. Como grupo, ellas interactuan con substratos de muy diverso tamanho, desde otras proteinas u otro tipo de macromoleculas, como acidos nucleicos o lipoproteinas, hasta metabolitos muy pequenhos como el CO2 y el agua (recuerdese la reaccion catalizada por la anhidrasa carbonica).

 

Por ello, no toda la molecula enzimatica se pone en contacto con el substrato al momento de la catalisis de la reaccion, sino apenas una parte de la enzima. A esa porcion de la molecula enzimatica que entra en contacto con el substrato y al la cual el substrato se une,  intimamente, pero de una forma reversible, para ser transformado quimicamente, se denomina sitio o centro activo.

 

El sitio activo y el substrato son complementarios en estereoquimica, forma y cargas electricas (de una manera intuitiva, podemos suponer que si el por ejemplo, el substrato presenta una conformacion convexa, y tiene cargas negativas, el sitio activo tiene una conformacion concava y presenta cargas positivas..)

 

En el sitio activo pueden distinguirse diversos grupos con funciones definidas en el proceso de la catalisis: aminoacidos que forman el esqueleto  peptidico que determinan la conformacion del centro activo,  grupos que participan en la orientacion espacial del substrato, de tal modo que se garantize la aproximacion entre los grupos que reaccionaran, los grupos “ambientales”, que garantizan el medio propicio, hidrofobico o hidrofilico, necesario para garantizar la interaccion entre el substrato y el sitio activo, y los grupos propiamente cataliticos.

 

Grupos funcionales que se encuentran con frecuencia en el sitio activo incluyen las cadenas laterales de los aminoacidos acido aspartico, acido glutamico, histidina y los grupos carboxilo y amino terminales de la cadena peptidica de la enzima.

 

Durante muchos anhos se considero que el sitio activo y el substrato eran estructuras geometricas complementarias pero rigidas, y que el centro activo se ajustaba al substrato como una cerradura a la llave (“modelo de la llave y la cerradura). Posteriormente se ha observado que la formacion del complejo Enzima-Substrato es realmente el resultado de la interaccion entre el substrato y un sitio activo flexible.  Este modelo se denomina Modelo del Ajuste Inducido: este modelo postula que el substrato produce cambios en la conformacion de la enzima, provocando la alineacion apropiada de los grupos funcionales de la enzima para un mejor enlace entre la Enzima y el Substrato y a la vez, garantizar la catalisis.  

 

Ajuste inducido

Ajuste inducido

   

 

En este enlace puede encontrarse una buena animacion que representa estos dos modelos.

 

Encuentre mas informacion acerca del Modelo de Ajuste Inducido en la formacion del Complejo Enzima Substrato en el siguiente enlace:

 

http://themedicalbiochemistrypage.org/enzyme-kinetics.html#interactions

 

Las Quinasas o Kinasas


 

Las Quinasas  o Kinasas son un grupo de enzimas que catalizan el intercambio de grupos fosfato entre compuestos fosforilados ricos en energia y otros substratos.

 

Estas enzimas son muy importantes en:

a)     el  aumento del nivel energetico de diferente compuestos, convirtiendolos en moleculas metabolicamente activas.

b)     la generacion de ATP y GTP en vias metabolicas.

c)      la modificacion covalente de la actividad enzimatica.

 

La tipica enzima quinasa cataliza la siguiente reaccion:

 

Substrato + ATP  ———-> Substrato-(P)  + ADP

 

Usualmente el nombre comun de cada quinasa se basa en el substrato que es fosforilado:

 

– Glucoquinase: el substrato es glucosa.

 

   Glucosa + ATP ———–> Glucosa 6 (P) + ADP

 

– Hexoquinasa: El substrato es una hexosa (esta enzima es menos especifica que la glucoquinasa).

 

   Hexosa + ATP ————> Hexosa (P) + ADP

 

– Fosfofructoquinasa (PFK): El substrato es fructose (P) .

 

   Fructosa 6 (P) + ATP —–> Fructosa 1, 6 bis (P) + ADP            (PFK-1)

   Fructosa 6 (P) + ATP——> Fructosa 2, 6 bis (P)  + ADP            (PFK-2)

 

– Protein quinasa: El substrato es una proteina.

 

  Proteina + ATP ————-> Proteina-(P) + ADP

 

– Tirosin quinasa:  El substrato es un residuo de tirosina en una proteina (En un sentido mas estricto, la tirosin quinasa es en realidad un tipo de protein quinasa).

 

 

En algunos casos se forma ATP o GTP por la transferencia al ADP o al GDP de un fosfato proveniente de un compuesto al cual esta unido por un enlace rico en energia. Esto es lo que se denomina Fosforilacion a nivel de substrato.

 

Ejemplos:

 

Reaccion de la Piruvico quinasa:

 

(P)-enol piruvato +ADP——> Piruvato + ATP

 

Reaccion de la fosfogliceroquinasa:  (Esta reaccion es una excepcion  entre las reacciones catalizadas por quinasas, ya que es reversible)

 

1,3 bisfosfoglicerato + ADP< ——–> 3 fosfoglicerato + ATP

 

 

Ademas de la importancia de las quinasas en la formacion de compuestos metabolicamente activos y en la generacion de ATP, la fosforilacion de enzimas y otras proteinas a traves de la accion de las quinasas es un mecanismo general del control metabolico  a nivel molecular. 

 

La actividad de numerosas enzimas es controlada por modificacion covalente basada en la adicion o substraccion de grupos fosfatos. Algunas enzimas aumentan su actividad cuando son fosforiladas, mientras que en otras la actividad disminuye. Lo opuesto es valido tambien para la desfosforilacion de enzimas: mientras que algunas enzimas aumentan su actividad cuando son desfosforiladas, en otras la actividad disminuye.

 

Las protein quinasas (enzimas que fosforilan proteinas) y las protein fosfatasas (enzimas que liberan fosfatos de las proteinas),  son responsables del mantenimiento del equilibrio necesario en numerosos procesos metabolicos.

 

Un ejemplo muy claro de esta interaccion puede verse en la regulacion del metabolismo del glucogeno:

 

Las protein quinasas Fosforilasa Quinasa y Protein Quinasa A provocan la fosforilacion de la Glucogeno Fosforilasa y de la Glucogeno Sintetasa respectivamente.  Como resultado, la actividad de la Glucogeno Fosforilasa aumenta mientras que la actividad de la Glucogeno Sintetasa disminuye.

Resultado? Mayor cantidad de glucosa libre disponible (glucagon y adrenalina desencadenan la activacion de estas quinasas) 

 

Las Fosfatasas provocan la liberacion de fosfatos de la Glucogeno Fosforilasa y de la Glucogeno Sintetasa. Como consecuencia, la actividad de la Glucogeno Fosforilasa disminuye y la actividad de la Glucogeno Sintetasa aumenta.

Resultado Global: Un aumento en la incorporacion de glucose al glucogeno.

 (la insulina activa a las fosfatasas correspondientes)

 

 

Particular interes reviste la actividad de la Tyrosin quinase.

 

Esta enzima es parte de una molecula receptor-enzima que es activada por la interaccion de algunas hormonas como insulina o factores de crecimiento,  con la parte de la molecula que actua como receptor. La enzima entonces autofosforila los residuos de tirosina en la parte enzimatica de la molecula, ganando en actividad y fosforilando otras proteinas, como los IRSs.

 

 

En resumen, las Quinasa o Kinasas, a traves de la catalisis del intercambio de grupos fosfatos entre compuestos fosforilados ricos en energia y diversos substratos, facilitan procesos metabolicos muy diferentes  de gran relevancia para el organismo.