Metaloproteinasas: características, funciones y tipos

Las metaloproteinasas o metaloproteasas son enzimas que degradan proteínas y que requieren de la presencia de un átomo metálico para tener actividad. El brazo ejecutor de todas las actividades que lleva a cabo una célula son las enzimas.
Aunque muchas proteínas cumplen un papel estructural, otro gran número, si no la mayoría, presentan alguna actividad catalítica. Un grupo de estas enzimas se encargan de degradar a otras proteínas.
Colectivamente estas enzimas se llaman proteinasas o proteasas. Al grupo de proteasas que requieren de un átomo metálico para ser activas se denominan metaloproteinasas.


Thursday January 01, 1970

Funciones
Las proteasas, en general, cumplen un importante y numeroso grupo de tareas en una célula. La tarea más global de todas es permitir el recambio de las proteínas presentes en una célula.
Es decir, eliminar a las proteínas viejas, y permitir su sustitución por proteínas nuevas. Las proteínas nuevas son sintetizadas de novo en los ribosomas durante el proceso de traducción.
El papel más importante de las metaloproteinasas, en particular, es el de regular el comportamiento de la célula. Esto lo consigue este particular grupo de proteasas controlando la presencia y tiempo de presencia de reguladores transcripcionales, mediadores de respuesta, receptores, proteínas estructurales de membrana y organelos internos, etc.
Dependiendo de su modo de degradación, las proteasas, incluyendo las metaloproteinasas, se clasifican en endoproteasas (metaloendoproteasas) o exoproteasas (metaloexoproteasas).
Las primeras degradan a las proteínas a partir de uno de los extremos de la proteína (es decir, amino o carboxilo). Las endoproteasas, por el contrario, realizan cortes en el interior de la proteína con una determinada especificidad.
Características generales de las metaloproteinasas
Las metaloproteinasas constituyen tal vez el grupo de proteasas más diverso de los seis que existen. Las proteasas se clasifican de acuerdo a su mecanismo catalítico. Estos grupos son las proteasas de cisteína, serina, treonina, ácido aspártico, ácido glutámico y las metaloproteinasas.
Todas las metaloproteinasas requieren de un átomo metálico para poder ejecutar su corte catalítico. Los metales presentes en las metaloproteinasas incluyen mayoritariamente al zinc, pero otras metaloproteinasas emplean cobalto.
Para poder llevar a cabo su función, el átomo metálico debe ser acomplejado coordinadamente a la proteína. Esto se realiza a través de cuatro puntos de contacto.
Tres de ellos emplean alguno de los aminoácidos con carga histidina, lisina, arginina, glutamato o aspartato. El cuarto punto de coordinación lo realiza una molécula de agua.
Tipos de metaloproteinasas
La participación de estas proteinasas en una amplia gama de reacciones ha permitido clasificarlas funcional y estructuralmente en diversas familias y sus subgrupos.
Existen al menos 50 familias de distintas metaloproteinasas. A continuación brindamos ejemplos de dos de ellas.
-Las metaloproteinasas de matriz
La matriz extracelular es un conglomerado de fibras de naturaleza proteica del espacio extracelular, adyacente a la membrana plasmática.
Se conoce como familia de metaloproteinasas de la matriz extracelular (MME) al grupo de metaloproteinasas encargadas de su degradación específica. Son dependientes de calcio, y emplean zinc para llevar a cabo su función.
Presentan grandes similitudes a nivel de secuencia y de estructura, pero se dividen de acuerdo a su función y moléculas blanco.
Las MME incluyen 8 subgrupos: colagenasas, gelatinasas, estromelicinas, matrilisinas, metaloelastasas, MMEs tipo membranas, y un grupo más heterogéneo de “otras MMEs”. La actividad de las MMEs es regulada a nivel de expresión génica, activación enzimática e inhibición específica.
Funciones de las metaloproteinasas de matriz
Las MMEs, y sus inhibidores, permiten regular la degradación y deposición, respectivamente, de la matriz extracelular. Como ambas también están presentes tanto en heridas crónicas como agudas, son fundamentales en los procesos de regeneración epitelial y cicatrización.
Las MMEs también son importantes en la regulación de los procesos de señalización célula-célula y célula-matriz. Las moléculas señalizadores están retenidas en la matriz extracelular y son liberadas por su proteólisis mediada por las MMEs.
Las MMEs regulan también procesos como la muerte celular, la inflamación, la angiogénesis, la remodelación ósea y la inmunidad.
A través de su papel en algunos procesos de secreción, influyen de igual modo en la migración celular y otras actividades y respuestas celulares.
-Las metaloproteinasas AAA y sus funciones
A fin de cumplir con sus funciones vitales, las mitocondrias deben remodelar de manera más o menos constante su proteoma. Es decir, la cantidad y tipos de proteínas de toda la mitocondria en su conjunto.
A fin de conseguir tal propósito, las mitocondrias presentan al menos dos metaloproteinasas que son dependientes del ATP para su actividad catalítica. Estas se conocen como metaloproteinasas AAA.
Las metaloproteinasas AAA están a cargo de mantener unas mitocondrias funcionales y saludables. Esto es particularmente importante en un organelo que por su propia función genera muchos radicales dañinos para la célula y sus componentes.
Si bien la respiración permite obtener energía, también da origen a especies reactivas de oxígeno (ROS). Estas incluyen los iones, con sus moléculas asociadas, óxido, peróxido y superóxido.
Todas las ROS tienen una alta capacidad oxidante, y por lo tanto, modifican químicamente a sus blancos biológicos. Los blancos biológicos dañados por las ROS son degradados por las metaloproteinasas AAA.
Es decir, estas enzimas contribuyen a eliminar en las mitocondrias lo dañado por oxidación a fin de darle cabida a nuevas proteínas que las sustituyan.
Las metaloproteinasas AAA también contribuyen a regular las vías de biogénesis de las mitocondrias. Consiguen esto por medio de su acción catalítica sobre las proteínas reguladoras de las mitocondrias. Es decir, modulan la vida media y acción de éstas, y por ende, del proteoma mitocondrial.
Otras funciones y alteraciones
Modificación de proteinas
Las metaloproteinasas pueden participar en la modificación (maduración) de algunas proteínas en procesos post-traduccionales.
Esto puede ocurrir concomitante con, o posterior a, la síntesis de la proteína blanco o en el sitio final donde reside la misma para ejercer su función. Esto generalmente se alcanza con el clivaje de un limitado número de residuos de aminoácidos de la molécula blanco.
En reacciones de clivaje más extensas, las proteínas blanco pueden ser degradadas completamente.
Efectos en la salud
Cualquier alteración en el funcionamiento de las metaloproteinasas puede tener efectos indeseados en la salud del ser humano. Complementariamente, algunos otros procesos patológicos involucran de alguna manera la participación de este importante grupo de enzimas.
La metaloproteinasa de matriz 2, por ejemplo, cumple en papel importante en la invasión por cáncer, su progresión y metástasis, incluyendo el cáncer de endometrio. En otros casos, la alteración de la homeostasis de las MMEs se ha relacionado con artritis, inflamación y algunos tipos de cáncer.
Finalmente, las metaloproteinasas cumplen otras funciones en la naturaleza no relacionadas directamente con la fisiología del individuo que las produce. Para algunos animales, por ejemplo, la producción de venenos es importante en su modo de sobrevivencia.
De hecho, el veneno de muchas serpientes contiene una compleja mezcla de compuestos bioactivos. Entre ellos se encuentran varias metaloproteinasas que ocasionan en la víctima sangramiento, daño tisular, edema, necrosis, entre otros efectos.
Referencias


Thursday January 01, 1970

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