Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Poliaminas: unas moléculas intrigantes

Poliaminas: unas moléculas intrigantes

¿Qué denominador común subyace bajo procesos vitales tan diversos como los que se indican a continuación?. En plantas, diferenciación, floración, maduración y senescencia, resistencia a virus y hongos, regulación de la germinación de semillas o atracción de depredadores contra los insectos que las atacan. En procesos animales y humanos la renovación y reparación de la mucosa gástrica e intestinal, los efectos protectores de la leche materna, la capacitación espermática y fertilización o la respuesta al estrés Y en patologías, control de la malignización,  algunas prostatitis, hematomas, infertilidades, síndrome de Snyder-Robinson, pancreatitis necrotizante, etc.

POLIAMINAS

La respuesta es que en esos procesos se encuentran implicadas las moléculas de poliaminas. A pesar de su indudable importancia, por la falta de un conocimiento más preciso sobre sus mecanismos de acción, siguen siendo unas intrigantes y grandes desconocidas participantes de los procesos propios de los seres vivos. Una de sus incógnitas la ha aclarado recientemente un grupo investigador de la Facultad de Medicina de la Universidad de Murcia

Las poliaminas están presentes en casi todas las células, a concentraciones importantes, tanto en plantas, animales como microorganismos, siendo un ejemplo magnífico de conservación evolutiva

Son moléculas de tamaño pequeño, derivadas metabólicamente de ciertos aminoácidos, con un tamaño parecido al de ellos, poseyendo naturaleza policatiónica, con cargas positivas debido a su contenido en grupos amino ionizados.

Sus nombres putrescina, espermidina, espermina o cadaverina  son sugerentes y en ocasiones hacen referencia a  su presencia en la materia putrefacta, con un olor intenso. En los seres superiores las principales poliaminas son la putrescina (derivada del aminoácido arginina), convertible en espermidina y esta, a su vez, en espermina. En cuanto a la cadaverina se produce a partir del aminoácido lisina. También se conocen otras poliaminas más minoritarias como son agmatina, termina, termoespermina, etc.

En todo caso, desde el punto de vista metabólico, es crucial para la síntesis de las poliaminas la descarboxilación (pérdida del grupo ácido carboxilo por eliminación de CO2) del aminoácido ornitina que está catalizado por una enzima muy curiosa e importante, la ornitina descarboxilasa (ODC).

Una de las regulaciones de la ODC es la de su cantidad a través de las velocidades de su biosíntesis y catabolismo. Es una de las proteínas conocidas de menor vida conocidas, unos 15 minutos. Es decir, que si en un momento dado poseemos una determinado número de moléculas de la enzima, al cabo de una hora hemos perdido el 87,5% de las mismas, cuya reposición exige un intenso trabajo biosintético.

En este contexto las antizimas (AZs) son unas pequeñas proteínas capaces de degradar e inhibir a ODC. Y también se conocen otras moléculas que, a su vez, son inhibidoras de las AZs y las podemos abreviar con las siglas AZIN.

En todo caso la complejidad de la regulación y de la función de las poliaminas es grande y  no es de extrañar que sea un campo muy actual de investigación en el que se acumulan los trabajos y las revisiones. Por ejemplo, desde el año 2000 se han publicado más de un centenar de revisiones científicas sobre el tema en importantes revistas internacionales

FUNCIONES
A nivel celular y molecular  el papel  protagonista de las poliaminas es preeminente y su presencia está asociada con los sistemas que regulan y controlan el crecimiento, la multiplicación y la diferenciación de las células, así como con el importante mecanismo conocido como apoptosis (vulgarmente conocido como “suicidio celular”), es decir, que participan prácticamente en toda la fisiología celular.

Concretamente, su carácter de moléculas cargadas facilita las interacciones electrostáticas con grandes moléculas e induce en ellas cambios conformacionales que modifican sus funciones. Así sucede con el ADN, el ARN y la cromatina, es decir, con nuestro genoma y el modo de transmitir su información. Y, en el caso de las proteínas, ello puede influir en la modificación de actividades enzimáticas,  la función de receptores celulares, los factores de transcripción (que a su vez regulan la expresión o no de los genes),  los canales iónicos que participan en múltiples funciones (transmisión nerviosa, metabolismo celular), las oncoproteínas, etc.

Dependiendo de su naturaleza y concentración  las poliaminas pueden incrementar o reducir el estrés oxidativo. En el primer caso por su estímulo de formación de productos citotóxicos favorecedores de la oxidación de lípidos de las membranas celulares, de proteínas y de cromatina. En el segundo caso por su capacidad de secuestrar radicales libres oxidativos, lo que conduce a una mayor protección frente a ellos y, también, frente a la irradiación. 

Otra posibilidad que poseen estas ubicuas moléculas es la de su unión fuerte covalente con una proteína que forma parte de un factor de iniciación de traducción que regula la biosíntesis de proteínas a partir de los ARN mensajeros que llevan la información de ciertos genes. Este mecanismo recibe el nombre de hipusinación debido a que una poliamina concreta, la espermidina transforma a un aminoácido proteínico lisina convirtiéndolo en el aminoácido hipusina.

INCÓGNITA
Hace unos años se postuló en células de mamíferos la existencia de un camino alternativo de formación de la poliamina putrescina mediante la participación de una enzima descarboxilante semejante a la ODC. Sería la ADC que actuaría sobre el aminoácido arginina, descarboxilándolo hasta agmatina que, a su vez, se hidrolizaría produciendo putrescina. También se publicó el posible descubrimiento del gen codificante de esa posible nueva enzima.

La Facultad de Medicina de la Universidad de Murcia cuenta entre sus grupos de investigación el denominado Poliaminas, dirigido por el profesor Peñafiel (departamento de Bioquímica) en colaboración con la profesora Cremades (Departamento Farmacología). Hace unos días se doctoró uno de los componentes del grupo investigador, D. Andrés Joaquín López Contreras, entre cuyos méritos es de destacar sus dos titulaciones de Licenciado en Bioquímica y Licenciado en Medicina con distinciones como La Medalla de oro en el XII Concurso Nacional de Química de la Real Sociedad Española de Química así como el Premio extraordinario de Bioquímica en la Universidad de Murcia y el Premio Extraordinario Nacional de Bioquímica.

Posiblemente una de las metas soñadas de un bioquímico es la de decir “he descubierto una nueva proteína o enzima”. El trabajo del nuevo doctor ha aclarado la incógnita anterior y ha demostrado que el gen comentado codifica realmente a una nueva proteína reguladora, la proteína ODCp que es una inhibidora de antizimas (AZIN2) y poseería una alta relevancia fisiológica en mamíferos, con papeles importantes en  la espermatogénesis y la fertilidad masculina.