escenciales en biomedicina (biología, patobiología y ... · estos eventos son su actividad...

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Revista CES MEDICINA Volumen 21 No.2 Julio - Diciembre / 2007

Artículo de Revisión

1 MD. M Sc(C). Docente Facultad de Medicina. Unidad de Educación e Instituto de Investigación. Fundación Universitaria UNISANITAS (FUS) yFacultad de Ciencias. Pontificia Universidad Javeriana(PUJ). E- mail: [email protected]

2 MD. Docente Facultad de Medicina Universidad Nacional de Colombia. Docente. Facultades de Medicina y Enfermería. Unidad de Educación eInstituto de Investigación. Fundación Universitaria UNISANITAS (FUS).

3 MD. Docente Universidad Colegio Mayor de Nuestra del Rosario y Universidad El Bosque.4 Odontólogo. Docente. Coordinador Unidad de Morfología. Facultad de Medicina, y Facultad de Rehabilitación, Terapia y Desarrollo Humano.

Instituto de Ciencias Básicas. Universidad Colegio Mayor de Nuestra del Rosario.5 Oftalmólogo. Docente Universidad Colegio Mayor de Nuestra del Rosario. Oftalmólogo Adscrito a Colsubsidio.6 MD. Docente Facultad de Medicina. Universidad Nacional de Colombia y Facultades de Medicina y Enfermería. Unidad de Educación e Instituto

de Investigación. Fundación Universitaria UNISANITAS (FUS).

Recibido: 4 junio / 2007. Revisado: 8 agosto / 2007. Aceptado: 15 septiembre / 2007

Escenciales en Biomedicina (Biología,Patobiología y Bioclínica) Humana de las

NOSS (Óxido Nítrico-Sintetasas)Essentials in Human Biomedicine (Biology, Patobiology and Bioclinic)

of the Nitric Oxide Synthetases (NOS)

GRÉGORY ALFONSO GARCÍA MORÁN1, DIANNEY CLAVIJO GRIMALDI2, ÓMAR RAMÓN MEJÍA3, ANANÍAS GARCÍA CARDONA4,MARIO VITTORINO5, CIRO ALFONSO CASADIEGO TORRADO6.

Forma de citar: García GA, Clavijo D, Mejía OR, García A, Vittorino M, Casadiego CA. Escenciales en biomedicina (biología, patobiología y bioclínica)humana de las NOS (óxido nítrico-sintetasas). Rev CES Med. 2007; 21(2): 61-82

Al respecto del NO como nuestro arquetipo formal de trabajo,recuerda la oración célebre: “Mensajero sois, amigo; No merecéis culpa, no”.

Quijote, IV, 2, 31.

“It is ironical that I am now ordered by my physician to eat nitroglycerin(Es irónico que yo esté recibiendo una indicación por parte de mi

médico de consumir nitroglicerina)”

Alfred Nobel

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RESUMEN

El Óxido Nítrico (NO) es un radical libre gaseoso quejuega roles prominentes en señalamiento celular, expre-sión y regulación génica, energética celular, proliferacióncelular y citostasis, e inmunidad celular y tolerancia, in-cluyendo funciones inflamatorias. Aunque NO sirve aroles beneficiosos como citotrófico, vasodilatador, anti-angiogénico, anti-trombótico, anti-inflamatorio, defensainmune del huésped, antiproliferativo y antioxidante, suexcesiva producción puede ser citotóxica, vasoconstrictora,pro-angiogénica, protrombótica, pro-inflamatoria, pro-proliferativa y oxidante, a causa de la endógena producciónde intermediarios reactivos del nitrógeno y/o el oxígeno.Esta revisión explora el conocimiento colectivo del rol delas NO-Sintetasas (NOSs) en biología, patobiología,bioclínica humana y nuevas oportunidades en prevencióny tratamiento.

PALABRAS CLAVE

BioquímicaBiología Celular y MolecularÓxido NítricoÓxido Nítrico-SintetasasFisiología

SUMMARY

The Nitric Oxide (NO) is a gaseosus free radical thatplays prominent roles in cell signaling, gene expressionand regulation, cellular energetics, cell proliferation andcytostasis, and cell immunity and tolerence includinginflammatory functions. Althoug NO serves benificial rolesas cytotrophic, vasodilator, anti-angiogenic, antithrom-botic, anti-inflammatory, host defense, antiproliferativeand antioxidant, excessive production can be cytotoxic,vasoconstrictor, pro-angiogenic, prothrombotic, pro-inflammatory, pro-proliferative and oxidant, becauseendogenous production of reactive nitrogen and/o oxygenintermediates. The review explores the collective knowledge

of the role of NO-Synthetases (NOSs) in human biology,pathobiology, bioclinic and new opportunities in preventionand treatment.

KEY WORDS

BiochemistryMolecular Cell BiologyNitric OxideNitric Oxide-SynthetasePhysiology

INTRODUCCIÓN

La comunicación en los organismos complejoses un fenómeno metacelular por medio del cuallos aspectos morfofisiológicos y el devenirecológico socio-ambiental trascienden y garan-tizan la génesis de la homeostasis, que es la basedel trabajo en grupo y orquestado, en aras degarantizar eventos como la Aclimatación frentea un cambio interno y/o externo. En 1980 apare-cen los gases en la trama de la citocomunicación,con la entrada en escena del Óxido Nítrico (NO),con la posterior aparición del Monóxido de Car-bono (CO) de producción endógena, e incluso elprobable rol de otras moléculas como el ÁcidoSulfhídrico (H2S). Esta transmisión celular “Gaso-crina” es en la actualidad uno de los focos deestudio más intensos y en particular la temáticadel NO, es un campo de muy rápida y crecienteimportancia en biología, patobiología, bioclínicay fármaco-terapeútica humana, desde su men-ción “honorífica” como la molécula del año en1992(1).

METODOLOGÍA

Nuestra búsqueda se sustentó en dos campos:los Bancos de Genética, Genómica, Proteómica

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y Enzimología y los Bancos de Bibliografía Cien-tífica.

En el primer caso se consultó el Banco deGenética y Genómica Humana MIM (MendelianInheritance McKusick-)(2) y el HUGO (Human GenomeOrganization-)(3). La nomenclatura y codificaciónpara genes, proteínas y trastornos relacionadosque se utilizará es la asignada por MIM y HUGO.Los elementos claves en enzimología se consul-taron del banco IUMBM (International Union ofUnion of Biochemistry and Molecular Biology-)(4). Parala búsqueda de bibliografía y literatura científicamédica humana se consultaron los dos principa-les bancos electrónicos: el banco norteamerica-no PUBMED (National Library of Medicine database)(5)y el banco europeo EMBASE (The bibliographicdatabase for biomedical and pharmacological information-)(6). La matriz de búsqueda que se aplicó paraPubMed y EMBASE fue “human nitric oxide review”con los campos “Physiology, Biochemistry, MolecularCell Biology, Enzimology, Biology, Pathobiology,Immunology, Pathology, Neurobiology, Neuroscience”,con operadores booleanos “or/and“ con los lími-tes de fecha “2002-presente“. Algunas referen-cias históricas de importancia crucial, anterioresal 2002 serán tenidas en cuenta.

Definiendo el Problema

El NO y sus generalidades

El NO por mucho tiempo se ha reconocido comoun gas nocivo y un agente de polución ambien-tal y dentro de los parámetros de la Biología re-sulta bastante curioso y paradójico su rol comoun mediador de comunicación celular que ejerceacciones celulares autocrinas, tisulares paracrinasy sistémicas endocrinas, esto último a causa deque puede ser transportado por proteínasplasmáticas (Ej.: albúmina y hemoglobina), des-de un sitio primario de biosíntesis, a sitios blan-cos distantes. Incluso hay evidencia del papel delos nitritos y menormente de los nitratos de ori-gen dietario (a partir de vegetales y frutas) comogeneradores de complejos NO-Hemoglobina, lo

cual va de la mano del rol saludable de esta dietaen la Salud Cardiovascular. Se ha estimado quela concentración de nitrosothioles plasmáticoses tan sólo de 1μM, siendo la forma más abun-dante la nitroso-albúmina y se ha sugerido queestá directamente relacionado a la concentraciónintracelular. Otros transportadores plasmáticosson la proteína membranal eritrocitaria AE1(intercambiador aniónico 1) y la gamma-glutamil-cisteína-transpeptidasa, que en la nomenclaturade antígenos de diferenciación corresponden aCD233 y CD224. CD233 fuera de ello en su es-tructura acarrea el grupo antigénico sanguíneomenor denominado Diego. Para poder explicarsu variada gama de efectos celulares, titulares ysistémicos se deben tener en cuenta ciertos gra-dos de complejidad que han sido parcialmentedilucidados, ellos son:

• La bioquímica de las enzimas NO-Sintetasas.

• La existencia de una gran variedad de deriva-dos o, por decirlo mejor, de especies relacio-nadas al NO, las cuales tienen dinámicasbioquímicas variables y funcionalidades diver-sas.

• El umbral de concentración, ya que concen-traciones bajas suponen un comportamientoy concentraciones altas otro.

• El ambiente celular, ya que su acción se torna-ría modulatoria al participar de una sumatoriade eventos dependientes de la acción sinérgicatanto como antagónica en una circunstancialtemporo-espacial, donde están co-existiendoy co-actuando factores de crecimiento,citoquinas, hormonas y demás. Este ambien-te celular varía de acuerdo a determinantes tanespecíficas como la fase de desarrollo ontogé-nico, los ritmos circadianos, la presencia deestrés y el tipo de este, la etapa de desarrollocelular, verbigracia, si la célula está en compro-metimiento, proliferación, diferenciación y ma-duración.

Todos los tópicos anteriores explican la gran can-tidad de información conflictiva y difícil en oca-

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siones de conectar para formular cuerpos con-ceptuales, sin embargo hoy el meta-análisis dehallazgos tempranos de la mano del conocimien-to contemporáneo, han abierto la caracterizaciónde algunos modelos plausibles (7, 8).

Dinámica del NO

1. Generalidades de la Dinámica del NO

El NO es un gas radical libre paramagnético in-coloro incluso a temperaturas tan bajas como1500 °C. Se ha estimado que tiene un coeficien-te de largo de difusión a 370 °C, de 1.4 veces conrespecto al oxígeno, lo cual le permite teórica-mente difundir sobre 100μm en unos pocos se-gundos. Sin embargo la química biológica bajolas condiciones expuestas es aún pobrementeconocida y entendida. El NO es una moléculasupremamente lábil, con una vida media en so-luciones oxigenadas de hasta 10 segundos y ensoluciones acuosas fisiológicas de 3 a 5 segun-dos, lo que contrasta son su vida media de hasta500 segundos o más en soluciones acuosas pu-ras. La inactivación del NO es en especial de-pendiente del radical libre superóxido (nomen-clatura técnica en química orgánica) y menor-mente del oxígeno molecular, claro dependien-do de si hablamos de fase acuosa o fase gaseo-sa. En general, se ha estimado que la vida mediano es un valor constante y es inversamente pro-porcional a la concentración del NO, así que lavida media incrementa tanto como el NO llega aser más disuelto. La fisiología del NO se derivade los eventos bioquímicos estructurales quedesencadena y todos estos a su vez se considerahoy que favorecen también su transporte, de talforma, que se podría hablar de un “Ciclo del NO”.Estos eventos son su actividad óxido-reductivageneradora de especies reactivas, sean o no ra-dicales libres, y la interacción con metales detransición. En el primer caso, es decir, en la di-námica de los radicales libres, esto es aún un granproblema para los bioquímicos y las personas delas áreas de la salud que no tienen conocimientoen Química Inorgánica y Orgánica, ya que la

nomenclatura es bastante confusa para quien nola maneje y la entienda, dado que se deriva delos estados de oxidación, tanto del nitrógenocomo del oxígeno y otros factores asociadoscomo el pH. La propiedad de radical libre suce-de tanto en fase acuosa como en fase gaseosa,esto último podría tener una trascendenciainusitada en biología y patobiología ventilo-res-piratoria, pero esto es hipotético y va más alláde esta breve revisión. La generación de especiesreactivas se hace por tres grandes mecanismos:

• La oxidación y reducción del NO intercon-vertiblemente en una forma tal que la pérdidade un electrón genera NO+ (Nitrosonium) o laganancia de un electrón genera NO- (aniónnitroxil). El Nitrosonium puede oxidarse hacia iónnitronium (NO2+). Estas formas de NO varíande acuerdo al número de oxidación del nitró-geno, la carga molecular y el largo del puenteentre el Nitrógeno y el Oxígeno. Otro rasgollamativo y aparentemente fundamental a esteítem es que la carga de neutralidad del NO estáen función del pH, en medio acuoso.

• La reactividad del NO y sus radicales intercon-vertibles con oxígeno atómico, oxígeno mole-cular (O2), o moléculas que contienen oxíge-no y los radicales libres derivados en todasestas presentaciones. Ejemplos de estas es-pecies oxidativas son el singlete de oxígeno, elsuperóxido, el radical hidroperoxil, el peróxidode hidrógeno, el radical hidroxil, el ácidohipocloroso y el radical trioxocarbonato. Estareactividad varía según se presente el procesoen fase acuosa o en fase gaseosa, es así queen la ausencia de oxígeno el NO se disuelve enagua quizás pobremente. En el aire el NO re-acciona con oxígeno para formar dióxido denitrógeno (NO2) el cual es un gas. El NO2 pue-de oxidarse hacia el radical dióxido de nitró-geno (NO2.). En agua con alta concentraciónde oxígeno, se forma nitrito (NO2-) preferen-cialmente a nitrito junto con nitrato (NO3-).

• Procesos de clivaje simétrico o asimétrico y laisomerización. Por ejemplo, la reacción en fase

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Nitración en particular hay información impor-tante sobre la reactividad del NO y sus deriva-dos, procesos denominados respectivamente:“Nitrosilación” y “Nitrosación”. Esta reactividadse da con el grupo thiólico en estado reducidode la cisteína y de la metionina, y con la posición3 del anillo aromático de la tirosina. Los gruposthiol que se ubican en los residuos de cisteína ymetionina de las proteínas pueden ser blancode una regulación compleja, por cuanto puedensufrir S-thiolación por medio del glutatión y mo-léculas thiólicas similares, S-nitrosilación con NOy S-nitrosación con derivados del NO o ser oxi-dado por radicales libres hacia ácido sulfénico,ácido sulfínico o ácido sulfónico. Su actividadformadora de complejos con iones metálicos detransición (M-NO), es la propiedad clave paraexplicar su unión al hierro del grupo HEMO, aligual que lo hace el oxígeno molecular (O2) y elCO; su unión al hierro de los grupos prostéticosFerro-Azufre (Fe-S); su interacción con el zinc (ej.:factores de transcripción del tipo dedos de zinc,y las Metalothioneínas); su unión al manganeso(ej.: manganeso-superóxido-dismutasa); y suinteracción con el cobre (ej.: ceruloplasmina). Unadiferencia fundamental con el O2 y el CO, es queNO une tanto la forma ferrosa como la formaférrica del hierro del grupo HEMO. La interaccióndel hierro con el grupo HEMO depende de la con-versión de el grupo HEMO hacia la moléculaprotoporfinina IX. La unión del NO permite queproteínas de almacenamiento y de transporte demetales los liberen, como sucede con la Trans-ferrina, la Ferritina y la Ceruloplasmina. Quedapues el interrogante del rol pro-oxidante genera-do por el NO, al favorecer la liberación de meta-les y metaloides de transición que potencialmen-te por medio de reacciones Fenton desencade-narían cascadas oxidativas. La regulación puedeser bastante compleja ya que las modificacionesoxidativas de las hemo-proteínas pueden desen-cadenar la liberación del grupo hemo y/o degra-dación, tal como sucede con la mioglobina y elcitocromo c. En otras instancias la oxidación deresiduos de histidina, disrupta la coordinacióncon núcleos metálicos, como sucede con la Co-

acuosa del NO con superóxido genera el inter-mediario anión peroxinitrito (OONO-), el cuales inestable y se reordena para formar nitrato,pero en fase gaseosa se descompone haciahidroxilo y dióxido de nitrógeno. La forma-ción de nitrato en fase acuosa se ha demos-trado que es pH dependiente, ya que la con-formación isomérica en pH alcalino es cis y sóloun porcentaje menor está protonado, situaciónclave dado que cuando se protona, se isomeri-za a trans y se rearregla a nitrato. También anivel in vivo parece fundamental y escencial ladescomposición del peroxinitrito en la presen-cia de CO2 hacia dos radicales: el NO2 y elradical carbonato.

Otras especies nitroxidativas potenciales que seconocen y se producen por diversos mecanismoscomo los anteriores son el ácido peroxinitroso(ONOOH) y el halogenado nitril-cloruro(NO2Cl)(9).

2. Generalidades sobre la interacción del NO condianas moleculares

Este campo tiene un connotación histórica yaque se habían identificado con mucha anteriori-dad al descubrimiento y a la consecuente explo-sión de información del NO, puesto que habíaun conocimiento importante en Toxicología, enel campo referente a la intoxicación con óxidosde nitrógeno a nivel industrial. El NO a causa desu capacidad REDOX es capaz de nitrar sitiosnucleofílicos en cualquier biomolécula, sin em-bargo, hay información pertinente en el contex-to de las proteínas y, en especial, en algunas deellas (reactividad proteica variable, no todas lasproteínas parecen ser blanco), ya que pueden sernitradas tanto en sus grupos aminos, anillos aro-máticos, grupos alcohol y thioles reducidos. Detal forma que teóricamente cualquier aminoácidoaislado o en contexto proteico puede ser nitrado(reacción de Nitración), aunque hay una priori-dad por los aminoácidos con grupos thiólicos(cisteína y metionina) y estructura aromática(tirosina, el triptófano y la fenilalanina). De la

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bre/Zinc-Superóxido-Dismutasa. Su actividadformadora de nitro-aductos, es decir medianteel proceso de “Nitración”, se produce ya sea,porque cataliza la formación de “Thionitritos” congrupos thiol en cisteínas (formulación técnica enquímica orgánica RSNO), produciéndose la S-nitro/nitroso-cisteína (proceso denominado “S-Nitrosilación o S-Nitrosación”) o de N-Nitracióncuando el NO (N-Nitrosilación) o especies deri-vadas del NO (N-Nitrosación) reaccionan con laTirosina generándose residuos de di-tirosina, o,o’-di-tirosina, nitro-tirosina (ej.: 3-nitrotirosina,trinitrotirosina), hálido-tirosina (ej.: cloro-tirosina,bromotirosina), 3-hidroxitirosina, pulcherosina yvariedades isoméricas (ej.: iso-di-tirosina) (24).Hoy se ha establecido que a nivel biológico elactor clave de la nitración no es el NO en sí mis-mo sino que mayormente lo son sus derivados, ein vivo por ejemplo la tirosina-nitración sucedeana-enzimáticamente en condiciones hidrofó-bicas, o enzimáticamente por medio de HEMO-Peroxidasas, sin contar que algunas proteínaspueden catalizar su propia tirosina-nitración apartir del peroxinitrito como sucede con la

Prostaciclina-Sintetasa y la Manganeso-Superó-xido-Dismutasa, y otras se nitran por radicalesaltamente reactivos, lo que incluye un interme-diario reactivo formado a partir de la reacciónentre el peroxinitrito y el dióxido de carbono(CO2) y el ácido nitroso, el cual se forma prima-riamente por la acidificación del nitrito. De talforma que a grosso modo el anión peroxinitrito pri-mariamente y secundariamente el dióxido de ni-trógeno son los involucrados en la tirosina-nitración, y ellos se forman como productos se-cundarios del NO en la presencia de radicalessuperóxido, peróxido de hidrógeno y centroscatalíticos enzimáticos que poseen metales detransición. Fuera de lo anterior se ha descubier-to que la Mieloperoxidasa, la Eosinófilo-peroxida-sa, la Mioglobina y los Citocromos P450 catalizanla oxidación del nitrito a dióxido de nitrógeno, elcual también es capaz de nitrar. La Eosinófilo-peroxidasa y la Mieloperoxidasa, son capacesdirectamente de nitrar proteínas blanco (10-14).En la tabla 1 se mencionan los ejemplos más sig-nificativos de diversas proteínas que son dianadel NO.

Tabla 1. ALGUNOS DIANAS PROTEICOS DEL NO, TIPO DE INTERACCIÓNY RESULTADO FUNCIONAL

HEMO

Tipo de interacción Proteina Acción funcional

NOSs(Óxido-Nítrico-Sintetasas)

Guanilato-ciclasas solubles

Ciclo-oxigenasas

Lipo-oxigenasas

Citocromos P450

Citocromos de la Cadena Respira-toria(a1, a3, c, c1)

Catalasa

Familia de las ferro-globinas (hemog-lobina, mioglobina, neuroglobina)

Negativa

Positiva

Negativa/Positiva

Negativa

Negativa

Negativa

Negativa

Modulación de la unión y/o transpor-te de O2 y CO2. Transporte de NOunido a HEMO o cisteína estructural.

Fe-S Cis-AconitasaCitosólica/IRFs(Factores Reguladoresdel Hierro)

Cis-Aconitasa Mitocondrial

Positiva para la función IRF y negativapara la enzima

Negativa

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Tabla 1. ALGUNOS DIANAS PROTEICOS DEL NO, TIPO DE INTERACCIÓNY RESULTADO FUNCIONAL (continuación)


Complejos I, II y III de la cadena respi-ratoria mitocondrial

Ribonucleótido-Reductasa

Negativa

Inhibición

Otras interacciones metal-NO En general hay liberación de núcleosmetálicos. Rol Pro-oxidante?

Factores de Transcripción con dedosde zinc

Metallothioneínas

Inhibición

Liberación del zinc y secundariamen-te potencial anti-apoptótico.

Zinc

Ceruloplasmina Inhibición de su actividad Óxido-Re-ductasa

Cobre

Ferritina

Tranferrina

Hierro

Albúmina

Intercambiador aniónico eritrocitarioAE1

Hemoglobina

Gamma-glutamil-cisteína-transpep-tidasa

Glutamato-receptor tipo NMDA(N-metil-D-Aspartato)

Receptores Serpentina asociados asistemas de proteínas G triméricos

Familia Ras

PKCs(Proteínas Kinasas C-calcio de-pendientes)

Adenilil-Ciclasas

Canales de Potasio Calcio dependientes

VOCs(Canales de Calcio voltaje depen-diente)

Tirosina-Kinasa(Receptores y Citosóli-cas)

Tirosina-Fosfatasas

Transporte plasmático


Regulación del transporte O2 y CO2, ytransporte plasmático


Desensibilización

Potencian los receptores colinérgicosmuscarínicos M2/M4 muscariniccholinergic receptors, inhiben elpurina-receptor P2Y12 purinergic el re-ceptor tipo 1 para LPA1(ácido lisofos-fatídicos) y el receptor CB1. Efectomarginal sobre receptores A1 paraAdenosina, receptores para opioidesMu y otro receptores para opioides.

Negativa/Positiva

Negativa

Negativa

Positiva

Positiva

Negativa

Negativa

S-NITROSILACIÓN

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RYRs(Rianodina-Receptores)

Dynaminas

GADPH(Glicera-aldehído-3-fosfato-deshidrogenasa)

5’-ecto-nucleotidasa

Factores de Transcripción

CASPASAs

Glutatión

Glutatión-Reductasa

Metionina-Adenosil-Transferasa

Alfa-1-Proteasa Inhibidor

Activador del Plasminógeno Tisu-lar(tPA)

Arginino-succinato sintetasa

Alcohol-Deshidrogenasas

MMP9

Transglutaminasas

Proteína-Disúlfido-Isomerasa

Angiotensina II Receptor 1

Positiva

Facilita su endocitosis a partir de laplasmalema durante el proceso degemación

Negativa

Negativa

Negativa

Negativa

Señalamiento intracelular REDOX

Negativa

Negativa

Positiva: gana actividad bacteriostática

Positiva: gana actividad vasodilatadoray antiplaquetaria

Negativa

Negativa

Positiva

Negativa

Negativa

Negativa: disminuye afinidad de unióndel ligando

Superóxido-Dismutasa Manganeso-Hierro

Lisozima

PKCe(Proteína Kinasa C épsilon)

Glutamina-Sintetasa

Aldolasa A

SPA(Surfactante-Proteína A)

Alfa-Sinucleína

Actinas

Alfa-Tubulina

Neurofilamentos

Fibrinógeno

Fibronectina

ERBB1(Receptor de la familia del Fac-tor de Crecimiento Epitelial)

Prostaciclina-Sintetasa

Histonas

Negativa

¿Potenciación?

Positiva. Translocación al núcleo celular.

Negativa

Negativa

Negativa

Papel inclaro en neuroamiloidosis pro-neurodegenerativa

Negativa

Negativa

Negativa

Positiva. Se acelera su rol pro-coagulativo.

¿Rol pro-inflamatorio?

Homodimerización covalente ac-tivante

NegativaRol en expresión génica no definido aún.¿Importante en génesis del cáncer?

N-Nitrosilación

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ProCaspasa 3

Citocromo c

En quimioterapia pero no relaciona-do a promoción de la apoptosis. Rolpor definir.

En quimioterapia pero no relaciona-do a promoción de la apoptosis. Rolpor definir.

Receptor para el activador tisular delPlasminógeno(tPA)

PositivaMecanismo aún inclaro

3. Actividad HEMO- y Fe-S dependiente

Potencialmente toda proteína con grupos HEMOes blanco regulatorio del NO, y la regulación pue-de ser supremamente compleja, si sumamos quepotencialmente la fracción proteica de la hemo-proteína puede sufrir S-Nitración de las cisteínasy las tirosinas. Se puede concluir entonces lofascinante del proceso. A partir de esto el NOpuede explicar muchas de sus funciones biológi-cas, mediante su acción en la Hemoglobina san-guínea, la Mioglobina muscular, la Neuroglobinaneural, el sensor de oxígeno llamado Histoglo-bina, las Guanilato-Ciclasas Solubles, la Lipo-oxigenasas, las Ciclo-oxigenasas, la CatalasaPeroxisomal y la gran familia de los Citocromostanto mitocondriales como el Citocromo C conroles tanto en óxido-reducción en la cadena res-piratoria como en apoptosis, como los CytP450de expresión preponderante en el RetículoEndoplásmico Liso.

Proteínas con grupos prostéticos Fe-S son tam-bién diana. Así, proteínas Fe-S son componen-tes que se encuentran en la cadena respiratoriamitocondrial (en los Complejos I, II y III), y tam-bién son enzimas de actividad Aconitasa (15,16).

4. Roles Fisiológicos de la S- y la N-Nitración yla formación de metal-NO aductos (M-NO)

La finalidad de los procesos de S-, N-Nitración yla formación de M-NO, es la regulación bioquí-

mica funcional de las proteínas que son diana deellos. Tres ejemplos referidos a lo anterior son:

• La maraña de eventos derivados a partir de es-tas modificaciones en la Hemoglobina, en lacual como resultado se modula la actividadtransportadora de oxígeno y CO2. En la he-moglobina es clave destacar que de la S-nitrosilación de la cisteína en la posición 93de la cadena beta depende de la transiciónalostérica hacia la forma relajada de alta afini-dad. De tal forma que la forma T(tensa) es debajo potencial de S-nitrosilación. Una co-rela-ción bioclínica interesante es como la Meta-hemoglobina es escencialmente de forma T, loque explica su bajo potencial de S-nitrosi-lación. Adicionalmente el NO y sus especiesderivadas son transportadas desde el pulmóna los tejidos vasculares para que ejerzan ahísu actividad biológica, primordialmente elvaso-trofismo, del cual puntualizaremos laspropiedades de éste posteriormente (17).

• La activación de las Guanilato-Ciclasas Solu-bles, con la consecuente producción del se-gundo mensajero guanosin-monofosfato cícli-co (GMPc) y la posterior activación de lasserina/treonina-proteína-kinasas dependientesde GMPc (PKGs). Tanto el GMPc directa comoindirectamente a través de las PKGs controlanla dinámica de transporte electrolítico en laplasmalema, la dinámica del calcio en el re-tículo endoplásmico liso y la dinámica

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citoesquelética, favoreciendo a dosisnanomolares la relajación de tejidos muscula-res (18).

• La interacción con las Metallothioneínas au-menta la liberación del zinc, y favorece así unefecto anti-apoptótico, ya que es el zinc es lanémesis natural del calcio (19,20).

5. Denitración

Este es un campo en etapa temprana de investi-gación. Hay evidencia de la existencia de enzimasde naturaleza “Denitrasa”, pero aún esto eselusivo (21). Hay reportes científicos de una ac-tividad Denitrasa dependiente de la coenzimaNAD(P)H(22), de una actividad similar óxido-reductasa dependiente de núcleos metálicoscomo se ha evidenciado con la Ceruloplasmina(23), y hay evidencia de que sistemas proteolíticoscelulares podrían remover proteínas nitradas(24,25). También hay evidencia del rol de la re-moción mediada inmunológicamente (26).

Fisiología y Patofisiología del NO

Los roles fisiológicos celulares están enfocadosa la regulación del metabolismo energético, laregulación de la expresión génica, la regulaciónde la división y proliferación celular, la regulaciónde la decisión vida-muerte, la regulación del me-tabolismo hidro-electrolítico y la regulación delas cascadas de transducción de señales. A par-tir de estos roles fisiológicos celulares se funda-menta la regulación de la actividad contráctil delos músculos lisos (ej.: vasodilación, vaciamien-to gástrico, erección peneana...) y el músculoestriado tanto esquelético como cardiaco, la ac-tividad hemato-inmune (tanto inmunidad comoautoinmunidad, inflamación y agregaciónplaquetaria), la actividad neurobioquímica(neurotransmisor clave en especial en aprendi-zaje, memoria y la fase cefálica de la excitaciónsexual), la actividad cardiorenovascular, entreotros (7). Su rol en metabolismo energético es

múltiple, pero es importante mencionar que NOpor medio de la generación de GMPc activa laexpresión del gen codificante de PGC1A(coactivador isoforma 1alfa para el factor detranscripción PPARG (Peroxisome Proliferator ActivatedRecepto)-), el cual ha mostrado convincentemen-te una actividad pro-generadora de mitocondrias(biogénesis mitocondrial) ya que actúa como unregulador positivo de la actividad de los factoresde transcripción NRFs (Nuclear Respiratory Factors)y mtTFA (Mitochondrial Transcription Factor A), queson respectivamente reguladores maestros de laexpresión de genes nucleares de destinomitocondrial y genes del genoma mitocondrial(27,28). Es así que partiendo de todo lo plasma-do en los renglones anteriores, se puede deter-minar que las concentraciones nanomolares sonanti-oxidantes, vasculotróficas (vasodilatador,regulador de la permeabilidad, regulador de laangiogénesis), anti-trombóticas, anti-inflama-torias, anti-apoptóticas y anti-proliferativas(citostasis), y por el contrario las concentracio-nes micromolares son pro-oxidantes, vasopáticas(vasocontrictoras, pro-permeabilidad, pro-angiogénicas), pro-trombóticas, pro-inflama-torias, pro-apoptóticas y pro-mitógenas. En eldeterminante vasopático, la activación desafo-rada de la isoforma clásicamente denominadainducible, se relaciona a la hipotensión severa yla cardio-inotropia negativa en el contexto de losSíndromes de Respuesta Inflamatoria Sistémica(SRIS). Sobre algunas especies RNS hay eviden-cia de su función in vivo como miembros de loque se denomina como Factores Hiperpola-rizantes del Endotelio (EDHF (Endothelium-derivedhyperpolarizing factor)). Los EDHF contrariamentea la percepción inicial y difundida, no sonvasoconstrictores sino que por el contrario sonvasodilatadores (29). Interesantemente, en losúltimos años hay apreciaciones en principio cu-riosas de disfunción en la producción del NOcomo causa de un trastorno mixto de enferme-dad cardiovascular y trastorno depresivo (30,31).Una temática fundamental del NO en inmunidades el rol que tiene la nitración como un factorasociado en la inmunogenicidad de antígenos,

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lo que es clave tanto en inmunidad como enautoinmunidad (32). En relación a esto últimotambién, NO es un factor pro-apoptótico paralinfocitos T auto-reactivos tanto a nivel centraltímico en una forma co-activa con factor de cre-cimiento para células T derivado del EstromaTímico (TSTGF), como periféricamente (33). Otrafunción biológica del NO es la regulación delmetabolismo del Hierro, de ahí que niveles ele-vados de NO unen a las proteínas denominadasIRPs (Iron Regulatory Proteins), las cuales pasan decomportarse enzimáticamente como Aconitasas-Citosólicas hacia Proteínas IRPs, que unen regio-nes regulatorias del tipo UTR (Untranslated Region,se traduce: regiones no traducibles génicamente,es decir que son regiones de ARN mensajero queno son codificadoras de segmentos proteicos) enlos extremos de los ARN mensajeros codificantesde varias proteínas involucradas en la biodiná-mica del hierro, y en esa forma evitan que ellassean traducidas génicamente a sus proteínascorrespondientes. En la Anemia de las Enferme-dades Crónicas, hay pues mediante este meca-nismo un exceso de almacenamiento retículo-endotelial férrico, que no permite su disposiciónpara la estructuración y ensamblaje de la hemo-globina (34,35).

NOS (NO-Sintetasas)

Generalidades de las NOS

Estas enzimas entran por su estructura y funcióndentro del grupo I en la clasificación general deenzimas, es decir que son óxido-reductasas. Enla fecha actual se asume que son enzimas cuyaactividad es la oxigenación del nitrógeno del gru-po guanidino de la L-arginina y la reducción de lacoenzima NADPH (nucleótido adenina-nicotinamida fosfato, forma reducida). Las NOSposeen dos grandes módulos proteicos, uno quees un módulo reductasa (también denominadodiaforasa) carboxiterminal con un dominioreductasa de la coenzima NADPH, un dominioreductasa de la coenzima FAD, un dominioreductasa de la coenzima FMN y un dominio

unidor de las calmodulinas; y un módulo oxidasaaminoterminal con un dominio oxigenasa de lacoenzima BH4, un dominio oxigenasa del tipoHEMO y el dominio unidor del sustrato L-Arginina. Como parte de la reacción se forma unintermediario altamente reactivo denominado N-Hidroxi-L-Arginina, el cual se forma por la oxida-ción inicial que es sustentada por los electronesprovenientes del NADPH, y de la incorporaciónde un átomo de oxígeno que se obtiene a partirdel oxígeno molecular. La N-Hidroxi-L-Argininatras una posterior oxidación que necesita de doselectrones donados por BH4, puede liberar la L-citrulina y el NO. En la estequiometría total seobserva que se usan 1.5mol de NADPH y 2 molde oxígeno molecular (36).

Las chaperoninas Hsp90 se acoplan a las NOS ylas activan. Hsp90 se acomplejan con su fami-liar Hsp 70 por medio de la proteínas acopladorasHOP/STIP1 (Hsp70/Hsp90 organizing protein/stress-induced phosphoprotein 1). La actividad moldeanteATPasa-dependiente de las Hsp90 es activada porla proteína p38/AHSA1 (Activator of Heat-Shock 90-kd protein ATPase 1) (37). Pero si bien lo que seacabó de mencionar es lo clave en general, hoytambién existen temáticas adicionales que trans-forman en supremamente complejo el tema eigualmente fascinante y que aún esperan de es-tudios para poder armar mapas conceptualesbiológicos y patobiológicos, ellos son:

1. El complejo holoenzimático que sintetiza NOes un homodímero- esto es lo que clásicamen-te es admitido, pero pueden formarse hetero-dímeros dada la promiscua expresión de lasisoenzimas, lo que permite que haya variabili-dad en la tasa porcentual en tiempo y con-centración en la producción de NO. Como sino fuera suficiente las isoenzimas NOS pue-den dimerizar cuaternariamente en diversasformas, por ejemplo oxidasa a oxidasa, reduc-tasa a reductasa o mixto. Finalmente, la exis-tencia del fenómeno de dominante negativo,es decir que se producen isoenzimas no fun-cionales que por mecanismo de señuelo

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dimerizan con la isoenzima funcional y la se-cuestran. La dimerización requiere de la pre-sencia de HEMO y variablemente de BH4 se-gún lo que muestran los estudios llevados aca-bo. También se ha dilucidado un centro zinc-tetrathiolato que estaría implicado en ladimerización.

2. Estas óxido-reductasas sino existe la presen-cia de todos los cofactores y/o el sustrato L-arginina necesarios, pueden igualmente ser ac-tivas y generar especies reactivas intermedia-rias, ya sea cuando forman monómeros,homodímeros e igualmente la formación decomplejos holoenzimáticos heterodiméricoselevan la variabilidad en la producción de es-tas especies tanto en velocidad como en con-centración.

3. Existe una alta variabilidad en la estructura delas NOS que se eleva a partir de procesos co-mo: el uso de promotores alternos en los ge-nes, el corte y empalme alternativo de los ARNmensajeros y modificaciones post-traduccio-nales como la fosforilación, la acilación y lanitrosilación.

4. El NO puede ser sintetizado por otras enzimasdistintas a las NOS, entre ellas varias hemo-proteínas tales como la misma hemoglobina,la catalasa peroxisomal y los citocromos P450microsomal, pueden a partir del intermedia-rio N-hidroxi-L-arginina sintetizar L-citrulina yNO. Bajo circunstancias especiales se pue-den usar como elementos de la reacción mo-léculas no comúnmente utilizadas como elH2O2.

5. En condiciones especiales como el SindromeUrémico, las NOS pueden utilizar sustratossimilares a la L-arginina, lo cual puede tenertrascendencia en la patogenia y la fisiopato-logía de esta entidad. La explicación dada sebasa en que posiblemente la guanidina, elguanidino-acetato, el guanidino-propionato yla metil-guanidina pueden ser sustratosatípicos para las NOS y en consecuencia hayproducción de NO, el cual tiene efectos cla-

ramente anti-coagulante, rasgo clave de lacoagulopatía urémica (38).

6. Las NOS pueden participar en el metabolis-mo de xenobióticos (fármacos y tóxicos),como por ejemplo el Paraquat (39,40).

Expresión de las NOS (NO-Sintetasas)

A la fecha se han identificado 8 isoformas de NOSde las cuales las mejor caracterizadas son lasisoformas NOS1, NOS2A y NOS3 (36), y estánsiendo inicialmente caracterizadas estructural yfuncionalmente las NOS2B, NOS2C (41), NOS4(42) y la mtNOS (mitocondrial) (43). Esta versiónmitocondrial explicaría gran parte de los fenó-menos derivados de la disfunción primaria y/osecundaria de este organelo. Fuera de ello, laenzima NDOR1 (también denominada NR1-NADPH (dependent diflavin oxidoreductase 1)) es unaoctava enzima con actividad biosintetizadora deNO, de alta expresión placentaria y en líneasneoplásicas. NDOR1 tiene capacidad reductivasobre el citocromo c y está involucrada en la ac-tivación metabólica por reducción de fármacosquimioterápicos tales como la doxorrubicina yintermediarios estructurales de la vitamina Kcomo la menadiona (44). La nomenclatura nu-meral hace referencia al orden histórico declonamiento y caracterización. Si bien se ha es-tablecido la existencia de una NOS de expresiónespecífica mitocondrial, previamente también sehabía determinado la presencia de la NOS1 enlas mitocondrias de ciertos tejidos, con plenaactividad. Existen reportes sobre la existenciade otras isoenzimas NOS tales como unas queconvierten la arginina estructural de labradiquinina hacia L-citrulina y NO, pero no seha profundizado en esta témica adecuadamente(45). Clásicamente se ha aceptado que laisoformas NOS1 y NOS3 son constituvas con unaexpresión basal, que la isoforma NOS2 es de ex-presión inducible, en particular en célulasfagocíticas, sin embargo el panorama es máscomplejo y hoy se aprecia que la NOS2 es cons-titutiva en algunos sitios de la economía, y lasNOS1 y NOS3 son inducibles en otros sitios bajo

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ciertas condiciones. La actividad constitutiva dela NOS1 y NOS3 se puede definir principalmentepor su necesidad del complejo calcio-calmodulinaque se forma transitoriamente tras la activacióncelular y que dispara la producción de NO sólopor segundos o minutos. La actividad induciblede la NOS2 se define por la necesidad basal decalcio para formar el complejo calcio-calmo-dulina, lo que se explica por la alta afinidad de laenzima por el complejo, y se dispara la pro-ducción de NO por horas y en mayor concentra-

ción. En los últimos años se ha demostrado quebiológicamente in vivo hay una regulación alta-mente específica por los diversos componentesdel citoesqueleto, directa e indirectamente, a ni-vel transcripcional génico, post-transcripcionalgénico y post-traduccional génico, temática queno se discutirá en este artículo dada la extensión(46). En la tabla 2 se exponen la Genética,Genómica, y Patobiología de estas enzimas, y enla tabla 3 se exponen algunas de las propieda-des de las NOS1, NOS2 y NOS3.

Tabla 2. GENÉTICA, GENÓMICA, Y PATOBIOLOGÍA DE LAS NOS.

Proteína MIM Locuscromosómico

del gen

Función CódigoEnzimaIUBMB

Entidad Patológica Monogénica(Código MIM)

NOS1(nNOS:neuronal)

NOS2A(iNOS:induciblemacrófago-hepatocito)

NOS2B

NOS2C

NOS3

NOS4(NOScondrocito)

163731

163370

600719

600720

163729

163728

12q24.2-24.31

17cen-q11.2

17p13.1-q25

17p13.1-q25

7q36

No definidoaún

Óxido-Reductasa

Óxido-Reductasa

Óxido-Reductasa

Óxido-Reductasa

Óxido-Reductasa

Óxido-Reductasa

1.14.13.39

1.14.13.39

1.14.13.39

1.14.13.39

1.14.13.39

1.14.13.39

Estenosis Pilórica Hipertrófica Infantil(MIM179010)

Hipertensión Arterial Escencial(MIM145500),Resistencia a Infección Malárica (MIM248310), Gen de susceptibilidad a DiabetesMellitus tipo 1, Gen modificador de Nefropa-tía Diabética en Diabetes Mellitus tipo 1, Genmodificador en Enfermedad de Parkinson,Esclerosis Múltiple?.

Aún no

Aún no

Susceptibilidad a Vaso-espasmos Coronarioy Enfermedad Isquémica Cardiaca, Suscep-tibilidad a Hipertensión Gestacional,Hipertensión Arterial con HipertrofiaVentricular Izquierda, Hipertensión resistentea terapia farmacológica convencional, Sus-ceptibilidad a Enfermedad de Alzheimer depresentación tardía, Gen modificador deNefropatía Diabética en Diabetes Mellitustipo 1,Gen Modificador en la EnfermedadPoliquística del Adulto Autosómica Domi-nante, Gen Modificador en la Enfermedadde Fabry

Aún no

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Tabla 2. GENÉTICA, GENÓMICA, Y PATOBIOLOGÍA DE LAS NOS. (Continuación)

Proteína MIM Locuscromosómico

del gen

Función CódigoEnzimaIUBMB

Entidad Patológica Monogénica(Código MIM)

NOSMitocondrial(AtNOS,C4ORF14,MGC3232)

NDOR1(delinglés-NADPH-dependentdiflavinoxidoreductase1-)

No defini-do aún

606073

4q12

9q34.2

Óxido-Redutasa

Óxido-Reductasa

1.14.13.39

No defini-do clara-mente aún

Aún no

Aún no

Tabla 3. PROPIEDADES DE LAS NOS MEJOR DEFINIDAS.

NOS1 NOS2 NOS3

TIPO CELULAR PROTOTIPO

LOCUS GÉNICO

TALLA EN KILOBASES(KB)

TALLA EN KB DEL mRNAMÁS SIGNIFICATIVO

NÚMERO DE AMINOÁ-CIDOS EN LA ISOENZIMAMÁS SIGNIFICATIVA

PESO MOLECULAR ENKILODALTONS (KDs)

DEPENDENCIA DE CALCIO

DEPENDENCIA DE CALMO-DULINA

LOCALIZACIÓN SUBCELU-LAR

EXPRESIÓN CONSTITUTI-VA BASAL

EXPRESIÓN INDUCIBLE

Neuronas

12q24.2

240

8.5-9.5

434

150-160

+

+

Citosólica, o an-clada al Retícu-lo Endoplás-mico Rugoso enNeuronas

Neuronas, Mús-culo EstriadoE s q u e l é t i c o ,

Macrófagos,Hepatocitos

17q11.2-12

35

4.3-4.5

1153

131.1

-

+

Citosólica

Epitelio Bron-quial,Macrófagos

Células Endoteliales

7q35-36

21

4.3.-4.8

1203

133.2

+

+

Balsas esfingolipídicas plasmalémicas

Endotelio, Neuronas hipocampales CA1,Cardiomiocitos

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Principales Proteínas Regulatorias de las NOS

Las NOS son reguladas estrechamente por tresgrandes tipos de proteínas: las Calmodulinas, lasChaperoninas Hsp90 y las Caveolinas. LasCalmodulinas son proteínas intracelulares queunen calcio, lo que se traduce en que unan blan-cos proteicos, los cuales son generalmente acti-vados. Tanto NOS1 como NOS3 son activadaspor la unión del complejo calmodulina-calcio, locual exige un incremento transitorio del calciocitosólico, y la NOS2 se dice que es calcio inde-pendiente, pero lo que en realidad ocurre, es queesto se ha dicho a causa de que NOS2 poseeuna alta afinidad a concentraciones basales delcomplejo calmodulina-calcio. Por su parte lasCaveolinas participan directamente en el ciclo dereclutamiento de la NOS3 a estructuras de la plas-malema que se denominan como “Balsas Esfin-golípidas (Lipid Raft)”. Las Balsas son regionesmembranales ricas en esfingolípidos, colesteroly menormente en fosfatidil-inositol, pero con di-versas expresiones en calidad y cantidad delípidos y proteínas de localización específicas, loque ha dado su nomenclatura como proteínas“Raftofílicas”. Las Balsas Esfingolipídicas sonenclaves plasmalémicos donde se reclutan recep-tores y moléculas de adhesión celular, para coor-dinar y amplificar el señalamiento intracelular. Elciclo activación-inactivación de las NOS depen-de de dos factores: la actividad de las enzimas

acilantes y desacilantes, y el reclutamiento de lasCaveolinas. En el primer caso cuando cesa elinflujo estimulador trófico, en especial ocurre ladepalmitolación para liberar la NOS3 a partir dela Balsa. En el segundo caso, el reclutamiento delas Caveolinas, por medio de la interacción di-recta con la NOS3 inhiben a estas enzimas, yadicionalmente se forma una vesícula de reclu-tamiento que toma la Balsa y la gema a partir dela plasmalema hacia un compartimento endo-sómico temprano especializado denominado“Caveosoma”. Por otro mecanismo aún no diluci-cado es plausible que la Caveolina facilite la de-gradación proteasómica de NOS3. El ciclo esdependiente en sus 2 aspectos, es decir, en laacilación/desacilación como en el rol caveolínicode calcio. En realidad, las Caveolas se están co-menzado a entender como Balsas Esfingolipídicasque poseen en localización periférica caveolinas,que favorecen su gemamiento y transporte a losCaveosomas. Las Caveolinas son miembros deuna familia en expansión conformada por lasCaveolinas (Caveolinas-1, -2 y –3) per se, laEstomatina, las Flotilinas (Flotilinas-1, -2 y –3),las MAL/BENE, la LAT/PAG y la VIP36/LMAN2.En las Balsas también se ubican los transporta-dores de L-arginina como CAT1, el cual permitela carga celular de este aminoácido sustrato. Fi-nalmente, al respecto de las Hsp90, las NOS seacoplan a variablemente a diversas proteínas,pero de interés es la unión de las chaperonas del

Tabla 3. PROPIEDADES DE LAS NOS MEJOR DEFINIDAS. (Continuación)

NOS1 NOS2 NOS3

EXPRESIÓN INDUCIBLE

Mácula DensaRenal de laNefrona, Epite-lio Bronquial yTraqueal

Mácula DensaRenal y DuctosColectores de laNefrona, y Pel-vis Renal

Alveolares, Ileo,Útero,Plaquetas

TúbulosProximales de la

Endotelio. En riñón se expresa en el endoteliode las arteriolas aferentes eferentes, y la vasa

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tipo chaperoninas Hsp90. Las Hsp son proteínasque se describieron inicialmente como agentespromoldeadores que necesitan ATP, pero que enla actualidad han mostrado una infinitud de fun-ciones. Es así por ejemplo, que las Hsp90 po-seen un rol activatorio cuando se acomplejan alas NOS. Las Hsp90 se acomplejan a si vez con

su familiar Hsp70, por medio de un mecanismoque ya se mencionó anteriormente (47). En latabla 4 se consigna la información correspondien-te a la biología y patobiología de las distintasproteínas asociadas y reguladoras de las NOS.En la figura 1 se esquematiza la interacción delas NOS con sus proteínas regulatorias.

Tabla 4. GENÉTICA, GENÓMICA, Y PATOBIOLOGÍA DELAS PROTEÍNAS REGULATORIAS DE LAS NOS

Proteína MIM Locus gen Función CódigoEnzimático

IUBMB

Entidad PatológicaMonogénica (Códi-go MIM)

NOSTRIN(delinglés-nitricoxidesynthasetrafficker-)

PSD95(delinglés-Postsynapticdensityprotein 95-)

CAPON(delinglés-c-terminal pdzdomainligand ofneuronalnitric oxidesynthase)

RASD1/DEXRAS1(delingles-rasprotein,dexamethasone-induced, 1/dexamethasone-induced rasprotein 1-)

Otrasdenomina-

ciones

DLG4/SAP90(delinglés-Discslarge homolog/Synapse-associatedprotein 90-)

NOS1AP(delinglés-neuronlnitric oxidesynthase adaptorprotein-)

607496

602887

605551

60550

2q31.1

17p13.1

1

17p11.2

Noaplicable

Noaplicable

Noaplicable

GTP asa

Noaplicable

Noaplicable

Noaplicable

EC 3.6.5.2

Aún no

Aún no

Aún no

Aún no

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Tabla 4. GENÉTICA, GENÓMICA, Y PATOBIOLOGÍA DELAS PROTEÍNAS REGULATORIAS DE LAS NOS (Continuación)

Proteína MIM Locus gen Función CódigoEnzimático

IUBMB

Entidad PatológicaMonogénica (Códi-go MIM)

RASD2/DEXRAS2/RHES/TEM2(delinglés-Rashomologenriched instriatumTumorendothelialmarker 2-)

RASD3/DEXRAS3(delingles-rasprotein,dexamethasone-induced, 3/dexamethasone-induced rasprotein 3-)

PIN1(delinglés-ProteininhibitorneuronalNOS-)

Kalirina

Dynamina 2

Otrasdenomina-

ciones

Rab44

DYNLL1 (Ca-dena livianaLC8 de laDineínaCitosólica)

DUO, DUET,TRAD, P-CIP10, HAPIP(delinglés-huntingtin-associated pro-tein-interactingprotein-)

Aún no

Aún no

601562

604605

602378

22q13.1

6q14.3-15

12q14.2

3q21.2

19p13.2

GTP asa

GTPasa

Noaplicable

Proteínamulti-domi-nio

GTP asa

EC 3.6.5.2

EC 3.6.5.2

Noaplicable

Multi-enzima

EC 3.6.5.5

Aún no

Aún no

Aún no

Aún no

Enfermedad deCharcot-Marie-Toothtipo Dominante Inter-media B con o sinNeutropenia(MIM600482),MiopatíaCentronuclearAutosómicaDominante(MIM160150)

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Regulación de las NOS por ADMA (Di-Metil-Arginina Asimétrica)

El ADMA (Di-metil-Arginina Asimétrica) es el inhi-bidor endógeno de las NOS, originalmente des-cubierto como una toxina urémica, el cual se uneal sitio de entrada de la L-arginina compitiendocon ésta y ello favorece la inhibición enzimática.Se biosintetiza mediante la metilación del nitró-geno guanidino de las argininas estructuralesproteicas por las enzimas PRMT (Proteína-Argini-na-Metil-Transferasas) cuya actividad es depen-diente de la s-adenosil-metionina y posterior-mente es liberada proteolíticamente. Inicialmentese genera el intermediario mono-metil (L-NMMA).Las PRMT se clasifican en dos grandes grupos:

• Las del tipo I: PRMT1, PRMT3, PRMT4 y PRMT6,que sintetizan la molécula asimétrica (ADMA).

• Las tipo II (PRMT5 y PRMT7) que sintetizan lamolécula simétrica (SMDA).

Las PRMT2, PRMT8 y PRMT9 no han sido clasifi-cadas aún. Las proteínas arginina-metiladas tie-nen una alta tasa de recambio. La metilación irre-versible de la arginina como tal, es un procesode gran esencia biológica, que regula procesoscomo la trascripción génica, la traducción génicay el corte y empalme alternativo del ARN men-

Figura 1. PROTEINAS REGULATORIASDE LAS NOS

Ca2+

Hsp 90 Calmodulinas Caveolinas

NOS

NOSTRIN

PSD 95 RASD

PIN 1CAPON

KALIRINA

DINAMINA 2

sajero (del inglés splicing). La metilación de la argi-nina es un mecanismo protector en contra delas modificaciones por dicarbonilos reactivos ta-les como el MG (metil-glioxal), el cual es una mo-lécula producto colateral de la glicólisis y otrasvías metabólicas, con actividad citotóxica quemodifica proteínas y ácidos nucleicos, y es detoxi-ficado por la el sitema enzimático glioxalasa. Es-tos carbonilos son producto entre otras rutas,de la modificación por oxidación de las proteí-nas, de tal forma que constituyen una toxina yuna carga urémica. La arginina natural y el inter-mediario monometil-arginina son blanco de ladeiminación por las enzimas PADs (Proteína-Arginina-Deiminasas) como una modificaciónpostraduccional reguladora de la función pro-teica, o desfavorablemetne es blanco de la mo-dificación por MG hacia AGEs (Productos deGlicosilación Avanzada). Como es irreversible espues evidente que sólo se neutraliza porproteolisis. El ADMA tiene su propio ciclometabólico. Las Di-que las metil-arginina-di-metil-amino-hidrolasas (DDAHs) son enzimasintracelulares que catabolizan por hidrólisis elADMA y así regulan la concentración de ella. Pormedio de mecanismo aún no claros DDAH2 pue-de regular negativamente la secreción de susustrato ADMA e incrementa la expresión deVEGFA (Factor de Crecimiento Vascular Endotelialisoforma A). No todo el ADMA es degradado yescapa a partir de las células a través de trans-portadores para aminoácidos catiónicos, los cua-les también están implicados en la captación porotras células o en la recaptación por parte de lamisma célula que lo produce. ADMA sufre acla-ramiento renal y hepático y puede excretarse enparte por vía urinaria. Tanto las PRMT como lasDDAH son reguladas por estrés REDOX. Los ni-veles de ADMA son elevados en falla renal y en-fermedad cardiovascular (enfermedad hiperten-siva incluyendo las variantes gestacionales, dia-betes, aterosclerosis, hiperhomocisteinemia) ysíndrome metabólico. De tal forma que es unblanco potencial para intervenciones terapéuti-cas. Mucha de la Terapéutica Farmacológica y noFarmacológica para las entidades nosológicas

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mencionadas muestran que afectan negativa-mente los niveles plasmáticos de ADMA (48,49).Ver figura 2.

cionado a funcionamiento celular y eventofisiopatológico escapa a los dominios de este gasy sus derivados. El conocimiento de su natura-leza abre nuevos campos en el entendimientode la normalidad y la enfermedad, permite for-mular modelos más reales, al igual que es motoren la búsqueda Fármaco-Terapéutica.

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Figura 2. REGULACIÓN DE LAS NOSPOR ADMA

Mecanismos novedosos de regulación de las NOS

Se ha identificado un gen denominado NOS3AS(Endothelial nitric-oxide synthase antisense), tambiéndenominado APG9L2 (Autophagy-Related Protein 9-like2), el cual se localiza en el locus cromosómico7q36. El comportamiento de este gen es bastan-te singular, porque puede ser decodificado haciauna proteína directamente relacionada con elproceso autofágico, o puede funcionar como unácido nucleico antisentido que se hibrida con elARNm codificante de la NOS3, evitando así queeste último sea traducido hacia la enzima (50).

CONCLUSIÓN

El NO y sus derivados reactivos tanto los radica-les libres como los que no los son, generan unaproblemática llamativa, interesante y, ante todo,importantísima en comportamiento celular, tisulary sistémico. Es un tema fascinante con múltiplesramas y nodos confluentes en la temática bioló-gica y patobiológica. Casi ningún aspecto rela-

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