Ribonucleasa, La Enzima Que Hidroliza El Ácido Ribonucléico

Introducción

Dentro de nuestro organismo, todo el tiempo hay cientos de reacciones químicas necesarias para la vida ocurriendo simultáneamente que deben suceder en una escala de tiempo razonable. Se dice que los carbohidratos o azúcares tienen muchas calorías,es decir que nos proveen altas cantidades de energía. El cuerpo humano, para poder extraer la energía de los azúcares en un tiempo útil, en un perioso de tiempo corto, utiliza catalizadores que aceleran esa misma reacción y provocan que ocurra miles de veces más rápido. Estos catalizadores se llaman enzimas.

Una célula relativamente simple, como la bacteria Escherichia coli, es capaz de producir más de 4 mil proteínas diferentes. Una célula es una grupo de miles de moléculas en constante movimiento y organizadas en estructuras específicas, éstas incluyen proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, lípidos, metabolitos y pequeños iones, como sodio, potasio y magnesio.

Nuestras células producen muchísimas enzimas, ya que hay cientos de transformaciones químicas que deben ocurrir en un corto periodo de tiempo. Una de las más rápidas enzimas que existen en la naturaleza se llama anhidrasa carbónica, que cataliza la reacción de dióxido de carbono con agua para formar ácido carbónico. Aunque parezca rápido, esta velocidad hace que la supervivencia de las células se vería comprometida, ya que el tiempo de la reacción es demasiado lento para mantener un pH estable que permita que las funciones celulares se lleven a cabo adecuadamente. 

La forma más sencilla es estipular qué tan rápido ocurre la reacción en términos de cuántas moléculas de sustrato se transforman por segundo, como en el ejemplo de la anhidrasa carbónica. Cuando comparamos qué tan velozmente va una reacción catalizada vsen ausencia de la enzima, podemos apreciar la eficiencia de las enzimas como aceleradoras de reacciones. Otra manera es considerar el tiempo necesario para que ocurra la reacción.

Esta reacción es estrechamente trascendental, ya que forma parte de la cadena de producción del núcleotido uridina monofosfato, uno de los 4 componentes del ácido ribonucleico

¿Cómo hacen este trabajo las enzimas?

Para entender mejor cómo se pliega o dobla en el espacio una proteína, se han desarrollado herramientas computacionales que permiten simular este fenómeno.Según la historia, en el Egipto de hace más de dos mil años se sabía que al almacenar leche en vísceras o estómagos secos de animales se formaba un sólido blanquecino o cuajo, que al prensarse para eliminar el suero daba lugar al queso fresco. 

Al padecer esta hidrólisis, la proteína como otros componentes de la leche se tornan insolubles y se precipitan, lo que forma el cuajo. este proceso se conocía tan bien y era tan reproducible, seguro y aceptado por los consumidores, que a finales del siglo XIX,Christian Hansen, un farmacéutico danés, fundó la primera compañía biotecnológica para vender un producto llamado renina. Hansen sigue haciendo negocios en la actualidad, aunque ahora vende también otras enzimas producidas a partir de cultivos microbianos de hongos y bacterias mediante el uso de herramientas biotecnológicas modernas. Aunque se pensaba que estos solamente funcionaban debido a la presencia de células vivas, que les conferían una “fuerza vital” que los hacía activos. Este descubrimiento se le atribuye a Eduard Buchner, un científico alemán que fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1907. 

En 1913 se publicó el artículo de Michaelis y Menten, en el que se propone un modelo para explicar el comportamiento cinético de las enzimas. De manera que, a principios del siglo pasado, ya estaba todo dispuesto para comprender a fondo el funcionamiento de las enzimas. (Ramírez, 2016)

Desarrollo

Existe un gran interés por identificar proteínas o péptidos antimicrobianos que se encuentren herramientas terapéuticas que esquiven el establecimiento o consientan el control de diferentes infecciones. Las ribonucleasas (RNasas), pertenecientes a la familia Ribonucleasa A, de la clase nucleasa o enzima hidrolasa.

Son enzimas que colaboran en varios procesos fisiológicos, que ocurren desde el procesamiento optativo del RNA hasta la angiogénesis. Estas enzimas se expresan por diferentes tejidos y manifiestan especificidades inestables contra distintos sustratos de RNA. El potencial terapéutico de las RNasas se sugiere en procesos oncogénicos; adicionalmente, se ha optativo que tienen actividad antiviral directa y el potencial de activar células del sistema inmune innato persuadiendo su maduración y la producción de citoquinas proinflamatorias.

Se expresan por diferentes tejidos y manifiestan características variables contra diferentes sustratos de RNA. El potencial terapéutico de las RNasas se sugiere en sucesión oncogénicos; adicionalmente, se describió que tienen actividad antiviral directa y el potencial de avivar células del sistema inmune innato persuadiendo su maduración y la producción de citoquinas proinflamatorias.

Las RNasas son proteínas con actividad enzimática que están presentes en bacterias, hongos, plantas superiores y mamíferos, que participan en procesos fisiológicos diferentes, como: muerte celular, replicación del DNA, transcripción, procesamiento y edición del RNA, defensa del hospedero y control del crecimiento tumoral.

“Las ribonucleasas (RN) están divididas en tres grandes familias: la superfamilia RNasa A, la familia T1 y la familia T2. La superfamilia Ribonucleasa A está constituida por las RNasas de mamíferos y otros vertebrados como aves, reptiles y anfibios. Este grupo de proteínas presenta altas tasas de duplicación génica y pérdida de genes de lo que ha resultado un número variable de genes en diferentes especies. En el ser humano, los genes que las codifican están ubicados en el brazo largo del cromosoma 14.” (Alonso, 2009)

Hay que destacar que Sierakowska y Shugar, en 1977 definieron a las RNasas humanas en una clasificación en la que se dividía en 2 categorías: RNasas secretadas y no secretadas; después, en 1981 el equipo de Weickmann fue quien sustituyó el nombre de “secretadas” por el de RNasas de tipo pancreático y Sorrentino y Libonati es 1994, comenzaron a usar el término no pancreáticas en sustitución a “no secretadas”. Las RNasas de tipo pancreático incluyen a las ribonucleasas localizadas en el páncreas al igual que en otros fluidos corporales que cuenten con ciertas propiedades catalíticas y estructurales similares a las RNasas pancreáticas humanas y de un ser. El término de tipo no pancreático se utilizó para las RNasas que cuentan con ciertas propiedades catalíticas y que tienen secuencia similar a la neurotoxina derivada del eosinófilo (EDN) o a la RNasa K2 de riñón de bovino. Otros miembros de la superfamilia RNasa A, tales como la RNasa 4 y la RNasa PL3 de hígado porcino que forman parte de una tercera familia de RNasas conocidas como de tipo pancreático/no pancreático, las cuales en su estructura cuentan con características que son más similares a las RNasas de tipo pancreático, pero tienen en común algunas propiedades catalizadoras que tienen ambos tipos de ribonucleasas.

La función biológica de esta enzima es hidrolizar como tal el ácido ribonucleico, y esta reacción es llevada a cabo a través de 2 pasos: el primer paso consiste en la formación de un nucleótido 2’,3 cíclico; y en el segundo paso llega la hidrolización, que es un proceso lento que lleva a la formación de un nucleótido.

Se conoce que la Ribonucleasa A del páncreas bovino ha sido la proteína más estudiada del siglo XX; pues a través de todas las investigaciones realizadas, se ha logrado conocer que La RNasa A es contenedora de todos los aminoácidos naturales existentes a excepción del triptófano. Esta enzima (proteína) es básica, debido a que sobre los residuos ácidos predominan los básicos, lo que la convierten básica en un punto isoeléctrico de9,3.

La RNasa A tiene cuatro enlaces disulfuro nativos en las posiciones 26-84, 40-95, 58-110 y 65-72, y de esos, el 40-95 y el 58-110 son los que más contribuyen a que la proteína se encuentre estable. Su estructura tridimensional ha sido determinada por rayos X y por RMN, y consiste en 3 α-hélices en los residuos 3-13, 61-63, 72-74, 79-87, 96-111 y 116 y 124. [image: ]

La RNasa A es catalizadora de la ruptura del enlace que existe entre el fósforo y oxígeno 5’ del ARN que cuenta con una cadena sencilla, quedando así que el sitio activo del enzima está formado por las histidinas 12 y 119, y la lisina 41.

La lisina 41estabiliza la carga negativa que tiene el oxígeno que está unido al grupo fosforilo, mediante la trasferencia de un protón, contribuyendo así así a la acción catalítica de la enzima. La RNasa A acelera en una magnitud de 12 la transfosforilación, haciendo así que la vida del ARN así dure microsegundos. Hasta ahora se conoce que la Ribonucleasa A logra este aumento mediante cuatro estrategias catalíticas; que son un correcto posicionamiento en línea del sustrato, la neutralización de la carga negativa del oxígeno del fosfato no presente en la reacción, la activación del hidroxilo 2’ nucleófilo y la mejora del oxígeno 5’ como grupo saliente.

Últimos estudios han dado como resultado que es la ribonucleasa pancreática recombinante quien se encarga de inhibir la replicación del VIH-1 en un cultivo primario de linfocitos T activados.

El mecanismo de acción es la región terminal del grupo amino, pues es importante durante el clivaje del RNA, pues se encarga de exhibir la actividad catalítica, Además, esta enzima es el doble de activa que la RNasa A bovina, por poli-adenina (poli-A) debido a la presencia del residuo aspártico-83 (Asp-83). Su acción catalítica es potenciada en altas concentraciones de cloruro de sodio (NaCl) y muestra una actividad óptima en una Ph de 8,0. Es necesario mencionar que esta RNasa no es citotóxica debido a que la acción neutralizante de la proteína inhibidora de Ribonucleasa (IR), que es glicoproteína citotóxica de 50 kDa, busca preservar la preservación de la integridad del RNA que se ubica en la célula.

Generalidades

Un panel general sería que las ribonucleasas son un tipo de enzima muy resistente y de gran actividad catalítica:

1. Tienen una gran resistencia al calor, siendo constantes con un ligero calentamiento.
2. Son activas en un gran rango de Ph

Conclusión

La Ribonucleasa es una de las enzimas más importantes en tanto a funcionamiento y presencia en el organismo, ya que se ha logrado comprender la funcionalidad que éstas implican; ya que, al ser enzimas, actúan como catalizadoras, y del tipo que son, toman parte en un sistema importante sin el cual no podrían llevarse a cabo procedimientos importantes, pues al hablar de estas enzimas, específicamente se habla de funciones relacionadas con el ácido ribonucleico y la hidrólisis, proceso mediante el cual el ácido ribonucleico

Estas enzimas son muy importantes y son expresadas en los diferentes tejidos y la exhibición de características variables contra diferentes sustratos de RNA. Son importantes para algunos órganos como lo es el páncreas.

En esta investigación se llega a que forzosamente se necesitan para cumplir procesos y funciones porque sin estas funciones no cumplirían su función importante para el mantenimiento del cuerpo.

Para concluir y dar fin a esta investigación hay que recalcar que estas enzimas son muy necesarias para procesos, como lo son los demás mecanismos del cuerpo. Todo lo que está en el cuerpo es indispensable para el correcto funcionamiento del sistema completo como lo es, el cuerpo humano. Por esa razón es que la bioquímica estudia mucho lo que son estas enzimas.

Bibliografía

1. López Alonso, J. P. (2009). MODULACIÓN DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA RNASA A Y DE PRESUNTAS RIBONUCLEASAS PREBIÓTICAS. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID. 2009.
2. Neira J. ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE RIBQNUCLEASA A POR RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR BIDIMENSIONAL. UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID; 1993.
3. Joaquín Ramírez Ramírez, M. (2016). Enzimas: ¿qué son y cómo funcionan?. Retrieved 10 September 2019, from http://www.revista.unam.mx/vol.15/num12/art91/
4. GOEDDEL et al. “Expression in Escherichia coli of chemically synthesized genes for human insulin”. Proceedings of the National Academy of Science USA, 1979, 76, 106–110