Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

El misterio de la GGCX

Desde hace unos 500 millones de años una misteriosa conexión nos une a los humanos, las caracolas de agua y las moscas de la fruta. Los humanos, como vertebrados que somos, con sistema circulatorio, tenemos sangre, que necesitamos vitalmente, y el control de su coagulación es vital para nuestra funcionalidad y supervivencia. Las caracolas o las moscas de la fruta no tienen sangre.

Sin embargo, los tres organismos poseemos en común un gen (que codifica la síntesis de una proteína, una enzima) que durante largo tiempo se ha venido pensando que era exclusivo de los vertebrados con circulación. Se trata de GGCX, es decir, Gamma-Glutamil-Carboxilasa, que es un gen o una enzima que tiene una participación esencial en el control del proceso de la coagulación sanguínea. El misterio aparece al descubrir que este mismo gen está presente en esos otros dos organismos y que el ancestro evolutivo común hay que datarlo en una fecha anterior a hace unos 540 millones de años.

PREGUNTAS. Posiblemente, hace unos cuatro mil millones de años que se inició la vida en la Tierra. Los homínidos precursores del Homo sapiens pueden tener una antigüedad de unos 3 millones de años. Todo señala que el gen GGCX ya estaba presente antes de que las anteriores mencionada criaturas divergieran a sus respectivos grupos. ¿Cuál era la función de gen?. A pesar de los millones de años transcurridos, hoy día el gen se conserva muy similar en las diferentes especies. ¿A qué se debe esta gran estabilidad?. Más aun, ¿cuál es la función del gen GGCX en las caracolas o las moscas de las frutas que no tienen sangre?. Algunas de las piezas de este misterio comienzan a desvelarse. Otras aun permanecen sin aclarar.

En humanos y vertebrados como corderos conocemos relativamente bien el papel de GGCK. En el proceso de la coagulación sanguínea participan una serie compleja de enzimas o factores de coagulación (como el factor II, el factor VII, el factor IX o el factor X) cuyas formas funcionales se derivan de sus correspondientes formas precursoras. La activación desde las formas precursoras a las funcionales requiere siempre una pequeña transformación química consistente en una carboxilación (formación de un grupo ácido carboxilo procedente de un dióxido de carbono). Lo que ocurre con ello es que los profactores poseen en uno de sus extremos moleculares (son proteínas, es decir, largas cadenas de aminoácidos) el aminoácido glutamato, que se carboxila hasta carboxiglutamato. Ello permite que los factores de coagulación resultantes puedan enlazarse al calcio e interaccionar con los componentes fosfolipídicos de las membranas, lo cual es necesario para que tenga lugar el proceso de la coagulación sanguínea. Pues bien, el proceso de carboxilación recién descrito es catalizado por la enzima GGCK (codificada por el gen GGCK, ubicado en el cromosoma 2 humano), y esta enzima, para que sea activa necesita de la colaboración de la vitamina K.

VITAMINA K. La vitamina K es una vitamina liposoluble cofactor necesario para la actuación de GGCX. Metabólicamente, la vitamina K puede presentarse en tres formas: hidroquinona (H, es la que se necesita para GGCX), epóxido (E) y quinona (Q), pudiéndose convertir una en otra según la secuencia Q à H à E à Q, en la que cada paso es catalizado por una enzima. Por ejemplo, muchos venenos para las ratas, los rodenticidas ejercen su acción por sus propiedades anticoagulantes que provocan hemorragias mortales a los animales. La razón molecular para ello es que bloquean el paso desde la forma E a la forma Q de la vitamina K. Otras sustancias rodenticidas poseen estructuras parecidas molecularmente a la de la vitamina por lo que actúan como antagonistas de la vitamina. En cualquier caso, bien por bloqueo o por antagonismo, el resultado final es que no se produce la forma funcional de la vitamina K y se acumulan los profactores incapaces de convertirse en los verdaderos factores activos de la coagulación, lo que facilita los procesos hemorrágicos.

El papel de la vitamina K es aun más complejo, ya que también se requiere como cofactor para lograr la funcionalidad de otras proteínas que intervienen en el complejo mecanismo de la coagulación sanguínea, tal como ocurre con las proteínas C y S, que son importantes inhibidores de la coagulación (inhiben a los factores V y VIII). Todos estos mecanismos conducen a un delicado control del proceso global.

Las coagulopatías, es decir, alteraciones en el control de la coagulación sanguínea son relativamente frecuentes. En el caso de corderos de raza Rambouillet se han estudiado las que son responsables de su elevada mortalidad perinatal y se ha comprobado que, precisamente, se debe a una menor expresión de la normal, de la GGCX. En los humanos las deficiencias en GGCX pueden provocar diversas anomalías aceleradoras o inhibidoras de la coagulación sanguínea.

CARACOLAS. Dado lo anteriormente expuesto no es de extrañar la sorpresa por los investigadores de la Universidad americana de Utah, dirigidos por el Dr. Bandyopadhyay, cuando en 1997 descubrieron la presencia de GGCX en el tracto venenoso de una caracola acuosa. En el año 2000 también se localizó en la mosca Drosophila y, lo que es más normal, se conocía su existencia en diferentes vertebrados, como ovejas y bovinos. La presencia de carboxiglutamato, el producto de la acción de GGCX sobre el glutamato de algunas proteínas, también se ha comprobado en diversas especies animales más o menos divergentes evolutivamente.

En un nuevo trabajo publicado en la prestigiosa revista americana Proceedings of the Nacional Academy of Sciences el equipo del Dr. Bandyopadhyay relata cómo ha descubierto cuál es el papel de la GGCX en las caracolas de agua investigadas. La proteína no es exactamente la misma que la humana, pero ambas poseen el aminoácido carboxiglutamato. En esas caracolas, de longitud superior a lo 10 cm, la CGGCX les sirve para captar alimentos, ya que la liberan sobre colonias de peces de su entorno e inmediatamente produce sobre ellos un efecto calmante que, entonces, permite que la caracola inyecte un veneno letal a cada una de sus presas. Ese curiosos efecto apaciguador ha llamado la atención de la compañía biotecnológica Cognetix Inc. de Salt Lake City, que va a estudiar si la proteína pudiera mostrar también alguna acción antiepiléptica.

En las moscas el misterio es aun total. Pero, aun sin conocer sus entresijos, el ejemplo de la GGCX nos muestra bien la capacidad adaptativa de los procesos evolutivos para obtener beneficios de supervivencia.