proteinasas aspÁrticas digestivas de las langostas ... · 4.1. objetivo general ... 5.1...

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I Programa de Estudios de Posgrado PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS QUELADAS Homarus gammarus Y Homarus americanus: CARACTERIZACIÓN BIOQUÍMICA Y MOLECULAR T E S I S Que para obtener el grado de Doctor en Ciencias Uso, Manejo y Preservación de los Recursos Naturales (Orientación en Biotecnología) p r e s e n t a Liliana Carolina Rojo Arreola La Paz, B.C.S. Agosto de 2010

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I  

P rog rama de Es tud io s de Posg rado

PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS

LANGOSTAS QUELADAS Homarus gammarus Y

Homarus americanus: CARACTERIZACIÓN

BIOQUÍMICA Y MOLECULAR

T E S I S

Que para obtener el grado de

Doctor en Ciencias

Uso , Manejo y Preservac ión de los Recursos Natura les

(Or ien tac ión en Bio tecnolog ía )

p r e s e n t a

L i l i a n a C a r o l i n a R o j o A r r e o l a

La Paz, B.C.S. Agosto de 2010

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COMITÉ TUTORIAL Y REVISOR DE TESIS  

Dr. Fernando L. García Carreño Director de Tesis 

Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C.  

Dra. Norma Hernández Saavedra  Asesor 

Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C.  

Dra. Adriana Muhlia Almazán Asesor 

Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.  

Dr. Fernando G. Noriega  Asesor 

Florida International University  

Dr. Reinhard Saborowski Asesor 

Alfred Wegener Institute   

MIEMBROS DEL JURADO DE LA DEFENSA DE TESIS  

Dr. Fernando L. García Carreño  

Dr. Arturo Sánchez Paz  

Dra. Adriana Muhlia Almazán  

Dr. Fernando G. Noriega  

Dr. Reinhard Saborowski  

Dra. Patricia Hernández Cortes – suplente  – 

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A mis hombres, Ian y Cian.

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Agradecimientos: 

La presente investigación fue financiada por el proyecto CONACyT 80935: “Enzimas 

digestivas en decápodos crustáceos: proteinasas ácidas y lipasas verdaderas. Desde el 

gen hasta la función”. También agradezco a CONACyT por el apoyo recibido a través de 

la beca doctoral numero 220577. 

Agradezco a los miembros del comité tutorial, a los Drs. Fernando Noriega, Reinhard 

Saborowski, Adriana Muhlia, Norma Hernández y László Graf, por alojarme en sus 

laboratorios, por su disposición, tiempo y también por su amistad. Al Dr. Fernando 

García‐Carreño por presentarme a las proteasas, por compartir conmigo su experiencia 

y su visión de la ciencia, por abrirme las puertas a esta aventura; a lo largo de la 

realización de este trabajo conocí a personas increíbles, a las que también agradezco 

profundamente. 

Quiero agradecer a todos mis compañeros de BQ, presentes y pasados, en especial a 

María de los Ángeles Navarrete porque sin ser miembro del comité tutorial, me brindó 

asesoría y apoyo invaluables que contribuyeron de manera directa en la realización de 

este trabajo, a la Dra. Patricia Hernández por revelarme algunos secretitos de las 

proteínas; al Dr. Julio Córdova por todas las veces que cruzó la explanada para venir a 

ayudarme, a Cris, la ardilla mayor, por las discusiones e intercambios de ideas y por 

enseñarme como ser ñoña.  

A mi cómplice Ian Balam, por ser conmigo, por tomar mi mano para hacer nuestro 

tiempo, por evocar a la locura, la alegría, la cordura, al deseo, la reflexión y al amor. A 

mi familia que creció, que me hace crecer y que todos los días me hacen saber que la 

vida SI es color rosa: Balam, Maripaz, David, David chico, Conchis, Fer, Ann, Ix y Rubén; 

a Mateo y a Cian Lucca (mi chachachá), por existir, porque llenan mi alma de felicidad 

inmensa y porque me inspiran ser una mejor persona. 

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I  

CONTENIDO  LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................... III LISTA DE TABLAS................................................................................................................................. IV 

III

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 1 2. ANTECENTES .................................................................................................................................... 6 2.1. El sistema digestivo de los crustáceos ..................................................................................... 6 2.2. Las proteinasas del sistema digestivo de los crustáceos ......................................................... 8 2.3. Las aspártico proteinasas ......................................................................................................... 9 2.4. Las cisteíno proteinasas ......................................................................................................... 15 2.5. Los sujetos de estudio ............................................................................................................ 17 2.5.1. Homarus gammarus ........................................................................................................ 19 2.5.2. Homarus americanus ...................................................................................................... 19 

2.6. Planteamiento de la investigación ......................................................................................... 20 3. HIPÓTESIS ...................................................................................................................................... 22 4. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 22 4.1. Objetivo general ..................................................................................................................... 22 4.2. Objetivos específicos .............................................................................................................. 22 

5. MATERIALES Y MÉTODOS .............................................................................................................. 23 5.1 Metodología general ............................................................................................................... 23 5.1.1. Animales experimentales y obtención del jugo gástrico de las langostas ...................... 23 5.1.2. Experimentos de ayuno y realimentación ....................................................................... 24 

5.2. Identificación, aislamiento y caracterización bioquímica de una catepsina D digestiva de las langostas queladas ........................................................................................................................ 26 5.2.1.  Identificación  y  comparación  de  las  proteinasas  del  jugo  gástrico  de  las  langostas queladas .................................................................................................................................... 26 5.2.1.1. Ensayos de actividad proteinolítica e inhibición ...................................................... 26 5.2.1.2. Detección de enzimas del jugo gástrico por SDS‐PAGE con sustrato (zimograma) . 27 5.2.1.3. Ensayo de actividad de catepsina D ......................................................................... 29 

5.2.2. Aislamiento de la catepsina D1 de las langostas europea y americana .......................... 30 5.2.2.1. Cromatografía de afinidad y ultrafiltración .............................................................. 30 5.2.2.2. Análisis de espectrometría de masas y N‐terminal .................................................. 31 

5.2.3. Determinación de  las  características bioquímicas de  la  catepsina D1 digestiva de  las langostas queladas .................................................................................................................... 32 5.2.3.1.  Efectos  de  agentes  reductores  y  desnaturalizantes  sobre  el  comportamiento electroforético de catepsina D1 de la langosta americana ................................................... 33 5.2.3.2. Determinación del punto isoeléctrico de la catepsina D1 ....................................... 33 5.2.3.3. Tinción de Schiff para la identificación de proteínas glicosiladas ............................ 34 5.2.3.4. Evaluación del efecto del pH y temperatura sobre la actividad de catepsina D ...... 34 5.2.3.5. Evaluación de los parámetros cinéticos a diferentes temperaturas. ....................... 35 5.2.3.6. Evaluación de la actividad enzimática de la catepsina D1 sobre sustratos naturales ............................................................................................................................................... 36 

5.3 Caracterización del cDNA de las catepsinas D ........................................................................ 37 5.3.1 Identificación de secuencias de cDNAs de catepsinas D de las langostas queladas ........ 37 5.3.2.  Detección  del mRNA  de  las  catepsinas  D  y  L  en  diferentes  tejidos  de  las  langostas queladas .................................................................................................................................... 39 5.3.3.  Secuenciación  del  cDNA  de  las  catepsinas  D1  y  D2  de  la  glándula  digestiva  de  las langostas queladas .................................................................................................................... 40 

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II  

5.3.4. Cuantificación del mRNA de catepsina D1 y catepsina L por PCR en  tiempo  real en  la glándula digestiva de las langostas queladas ............................................................................ 41 5.3.4.1. Análisis estadístico ................................................................................................... 44 

5.3.5. Modelación in silico de las características estructurales de la catepsina D1 .................. 44 5.3.6. Análisis de la agrupación de secuencias por cladograma ............................................... 45 

6. RESULTADOS ................................................................................................................................. 46 6.1.  Identificación, aislamiento y caracterización bioquímica de  la catepsina D digestiva de  las langostas queladas ........................................................................................................................ 46 6.1.2. Las proteinasas del jugo gástrico de las langostas .......................................................... 46 6.1.3. Aislamiento de una proteinasa aspártica digestiva de las langostas queladas ............... 50 6.1.3.1. Análisis de espectrometría de masas y secuencia N‐terminal ................................. 53 6.1.3.2.  Evaluación  de  la  actividad  de  catepsina  D  en  el  jugo  gástrico  de  la  langosta americana en ayuno .............................................................................................................. 53 6.1.3.3. Análisis  de  las  características  estructurales  de  la  catepsina D1  deducidas  por  su comportamiento electroforético bajo diferentes condiciones ............................................. 54 

6.2. Caracterización bioquímica de la catepsina D1 digestiva de las langostas queladas ............ 56 6.2.1. Condiciones de pH óptimas para  la actividad enzimática —hidrólisis de un   sustrato sintético— ............................................................................................................................. 56 6.2.2. Estabilidad a la temperatura y pH de las catepsinas D1 ............................................. 57 6.2.3. Efecto de  la  temperatura  sobre  los parámetros cinéticos de  la catepsina D1 de  las langostas queladas ................................................................................................................ 59 6.2.4. Efecto del pH en la hidrólisis de un sustrato proteico por las catepsinas D1 ............. 61 

6.3. Caracterización del cDNA de las catepsinas D ....................................................................... 64 6.3.1. Detección de mRNA de catepsinas D y L en diferentes tejidos ....................................... 64 6.3.2. El cDNA de las catepsinas D1 y D2 de las langostas queladas ........................................ 65 6.3.3. Las secuencias deducidas de aminoácidos de las catepsinas D1 y D2 ............................ 67 6.3.4. El efecto del ayuno en la concentración del mRNA de la catepsina D1 y catepsina L .... 70 6.3.5. Modelo estructural de la catepsina D1 ........................................................................... 71 6.3.6. Análisis de agrupación de secuencias por cladograma ................................................... 74 

7. DISCUSIÓN ..................................................................................................................................... 76 Las proteinasas digestivas de las langostas queladas ............................................................... 76 Las características bioquímicas de la catepsina D1 de las langostas queladas ......................... 80 Las características moleculares de la catepsina D1 de las langostas queladas ......................... 90 

Conclusiones ................................................................................................................................... 100 Referencias ...................................................................................................................................... 102  

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III  

LISTA DE FIGURAS  Figura 1. La glándula digestiva de los crustáceos. .................................................................. 7 Figura 2. Representación esquemática de la estructura de la catepsina D. ........................ 12 Figura 3. Mecanismo catalítico de la catepsina D. ............................................................... 14 Figura 4. Vista dorsal y distribución de la langosta europea. Tomado de FAO (1991). ....... 19 Figura 5. Vista dorsal y distribución de la langosta americana. Tomado de FAO (1991). .... 20 Figura  6. Método  de  extracción  de  jugo  gástrico  de  la  langosta  europea H.  gammarus, 

vista ventral. .................................................................................................................. 24 Figura  7.  Comparación  de  las  secuencias  deducidas  de  aminoácidos  de  dos  isoformas 

putativas de catepsinas D de H. americanus. ............................................................... 38 Figura 8. Actividad proteinolítica total y el efecto de los inhibidores en el jugo gástrico de 

la langosta europea H. gammarus. ............................................................................... 46 Figura 9. SDS‐PAGE 12% y zimogramas en donde se muestra el efecto de  los  inhibidores 

sobre  la  actividad  proteinolítica  del  jugo  gástrico  de  la  langosta  (a)  europea,  (b) americana y (c) roja. ...................................................................................................... 47 

Figura 10. SDS‐PAGE 12% y zimogramas en donde se muestra el efecto de los inhibidores sobre  la  actividad  proteinolítica  del  jugo  gástrico  de  la  langosta  (a)  europea,  (b) americana y (c) roja. ...................................................................................................... 48 

Figura 11. Actividad enzimática del jugo gástrico de H. gammarus. ................................... 49 Figura  12.  Aislamiento  de  la  catepsina  D  digestiva  de  la  langosta  americana  por 

cromatografía de afinidad usando pepstatin A‐agarosa............................................... 50 Figura  13.  Electroforesis  de  la  catepsina  D1  de  la  langosta  americana  aislada  en  una 

columna de pepstatin A‐agarosa. ................................................................................. 52 Figura  14.  Cambio  de  la  actividad  de  catepsina  D  en  el  jugo  gástrico  de  la  langosta 

americana por efecto del ayuno. .................................................................................. 54 Figura 15. Comportamiento electroforético de la catepsina D1 la langosta americana bajo 

diferentes condiciones. ................................................................................................. 56 Figura 16. Efecto del pH en la actividad de las catepsinas D bovina y de langosta. ............ 57 Figura 17. Estabilidad de la actividad de la catepsina D bovina (a), de langosta europea (b) 

y langosta americana (c) incubada a diferentes temperaturas. ................................... 58 Figura  18.  Actividad  residual  de  la  catepsina  D  bovina  (a),  de  langosta  europea  (b)  y 

langosta americana (c) incubada a diferentes pH......................................................... 59 Figura 19. Dependencia a  la temperatura de  los parámetros cinéticos KM (a) y kcat/KM (b) 

de las catepsinas D de langostas y bovina. ................................................................... 61 Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA bovina por SDS‐PAGE, 50 µg 

de BSA  fueron  incubados  con ~2 µg de catepsina D de  langosta americana o en  su ausencia (cont). ............................................................................................................. 63 

Figura 21. Detección del transcrito de la (a) catepsina D1, (b) catepsina D2, (c) catepsina L y  (d)  L38  rRNA  como  control,  en  diferentes  tejidos  de  H.  gammarus  (H.  g.)  y  H. americanus (H. a.). ........................................................................................................ 64 

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IV  

Figura 22. Secuencia de nucleótidos y deducida de aminoácidos del cDNA de la catepsina D1  de  la  langosta  americana  H.  americanus  (número  de  acceso  en  el  GenBank EU687261). .................................................................................................................... 66 

Figura 23. Comparación de secuencias deducida de aminoácidos de aspártico proteinasas descritas como digestivas (marcadas con un rombo) y no digestivas. ......................... 69 

Figura 24. Cambios en la concentración del mRNA de catepsina D1 en la glándula digestiva a lo largo de un periodo de ayuno medidos por PCR en tiempo real en H. americanus (a) y H. gammarus (b). ................................................................................................... 70 

Figura 25. Cambios en la concentración del mRNA de catepsina L en la glándula digestiva a lo largo de un periodo de ayuno medidos por PCR en tiempo real en H. americanus (a) y H. gammarus (b). ........................................................................................................ 71 

Figura  26.  Representación  de  la  predicción  del  arreglo  de  los  enlaces  disulfuro  de  la catepsina D1  de  la  langosta  americana  (renglón  superior)  y  la  comparación  con  la catepsina D bovina (renglón inferior). .......................................................................... 72 

Figura 27. Predicción del modelo molecular que representa la superficie de la catepsina D1 (azul) y la comparación por superposición con la catepsina D bovina (rojo). .............. 73 

Figura 28. Cladograma realizado con secuencias de aminoácidos de catepsinas D digestivas y no digestivas de invertebrados depositadas en GenBank. ........................................ 75 

 

LISTA DE TABLAS  Tabla I. Inhibidores utilizados y la clase de proteinasas que inhiben. ................................. 27 Tabla  II. Secuencias de  los oligonucleótidos usados como  iniciadores para  los análisis de 

RT‐PCR, para el PCR en tiempo real y para obtener la secuencia completa del cDNA de la catepsina D1 .............................................................................................................. 44 

Tabla III. Purificación de la catepsina D1 de la langosta americana ..................................... 52 Tabla  IV.  Secuencias  de  aminoácidos  obtenidas  por  espectrometría  de  masas  que 

resultaron idénticas a fragmentos de la secuencia deducida de aminoácidos del mRNA de catepsina D1. ............................................................................................................ 53 

Tabla  V.  Parámetros  cinéticos  para  la  hidrólisis  del  sustrato  fluorogénico  7‐methoxycoumarin‐4‐acetyl‐GKPILFFRLK‐(DNP)‐d‐R‐Amida  por  las  catepsinas  D  de langostas  y  bovina.  Los  valores  fueron  determinados  a  pH  4.0  a  la  temperatura indicada ............................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 

 

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1  

1. INTRODUCCIÓN 

Entre  los  grupos  de  invertebrados,  el  subphylum  Crustacea  es  uno  de  los más 

abundantes diversos. Los crustáceos tienen una extensa distribución geográfica, así como 

una  amplia  variedad  de  estrategias  adaptativas  pues  se  los  encuentra  distribuidos  en 

diferentes hábitats. Entre dichas estrategias de vida se incluye la habilidad de ingestión y 

digestión  del  alimento  disponible.  Se  sabe  que  la  estructura  y  fisiología  de  su  sistema 

digestivo  es  especie‐específica  y  depende  de  los  hábitos  alimenticios,  género, 

disponibilidad de alimento y estadio de muda (Hernández‐Cortés et al., 1999; Lemos et al., 

1999; Vega‐Villasante et al., 1999). 

La proteólisis se refiere a  la degradación bioquímica de  las proteínas por  la hidrólisis de 

enlaces peptídicos (Kato, 1999); las enzimas proteolíticas, o proteinasas que catalizan este 

proceso son enzimas que operan en todos los fenómenos biológicos, como la digestión de 

la proteína proveniente del alimento, y otros procesos fisiológicos entre los cuales están la 

digestión  celular,  división  y  diferenciación  celular,  remodelado  de  tejidos  y  apoptosis 

(Geier et al., 1999). Además se sabe que no sólo funcionan como enzimas individuales sino 

que también participan en cascadas o redes catalíticas (Delcroix et al., 2006). 

Las proteinasas son clasificadas en cuatro grupos con base a los residuos de aminoácidos y 

cofactores  que  forman  el  sitio  activo;  las  serino‐,  aspártico‐,  métalo‐  y  cisteíno‐ 

proteinasas (Barrett, 1994; García Carreño y Navarrete del Toro, 1997; Barrett et al., 1998) 

(ver recuadro 1). 

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2  

 

Se  cree que en el  sistema digestivo de  los  crustáceos,  las enzimas proteolíticas  son  los 

ejecutantes principales en la hidrólisis de los alimentos (Muhlia‐Almazán y García‐Carreño, 

2003), estas enzimas hidrolizan proteínas para generar péptidos pequeños y aminoácidos 

requeridos por el organismo para llevar a cabo sus funciones vitales (Geier et al., 1999). La 

síntesis de éstas enzimas fluctúa en respuesta a diferentes factores y condiciones, como la 

edad  (van Wormhoudt, 1973;  Lee et  al., 1984), el estadio de muda  (van Wormhoudt  y 

Favrel, 1988), la temperatura (Galgani et al., 1985), el alimento y el origen y calidad de la 

proteína consumida en el mismo (van Wormhoudt, 1973; Lee et al., 1984; Sánchez‐Paz et 

al., 2003; Muhlia‐ Almazán et al., 2005). 

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3  

Entre  las  proteinasas  digestivas  reportadas  en  los  crustáceos  están  la  tripsina, 

quimotripsina,  elastasa,  serin‐colagenasa,  aminopeptidasa  y  carboxipeptidasa,  así  como 

proteinasas  lisosomales  como  la  catepsina  B  y  L  [Ver  revisión  de  (Muhlia‐Almazán  y 

García‐Carreño, 2003) para detalles].  

En algunos decápodos, como el camarón blanco Litopenaeus vannamei,  la  tripsina es  la 

enzima  más  abundante  y  la  mejor  estudiada.  La  tripsina  (EC  3.4.21.4)  es  una  serino 

proteinasa  que  hidroliza  enlaces  peptídicos  en  el  extremo  carboxilo  de  residuos  de 

aminoácidos cargados positivamente. Las tripsinas, como otras enzimas digestivas, son un 

elemento  clave  ya  que  actúan  como  mediadores  entre  la  ingesta  de  alimento  y  la 

asimilación de nutrientes (Dittrich, 1992), se cree que pueden ser responsables de un 40 a 

un 60% de la digestión de proteínas en penéidos (Galgani et al., 1985). 

Las  catepsinas  (del  griego:  kathepsein=digerir)  fueron  originalmente  descritas  en  los 

mamíferos como proteinasas lisosomales, en este grupo se incluyen aspártico (catepsinas 

D y E) y cisteíno (catepsinas B, H, L, O y S) proteinasas. Las cisteíno proteinasas catepsinas 

B y L y la aspártico proteinasa catepsina D, son las proteinasa lisosomales más abundantes 

(Barrett et al., 1998). Casi todo lo que se conoce sobre las características estructurales de 

las catepsinas proviene de estudios que se han realizado en mamíferos, debido a que en 

los humanos son relevantes en diferentes condiciones patológicas  (Athauda et al., 1991; 

Baldwin et al., 1993; Yamakami et al., 1995). Recientemente se ha incrementado el interés 

en el estudio de estas enzimas en  invertebrados, sobre  todo en parásitos, ya que se ha 

encontrado  que  participan  en  procesos  fisiológicos  tan  importantes  como  la  digestión 

extracelular,  el  desarrollo  larvario  y  la  respuesta  inmune  (Hamilton  et  al.,  2003).  Sin 

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4  

embargo, aun no se han reportado los posibles procesos de selección que les permitieron 

a  estas  enzimas  encontrarse  en  diferentes  organismos,  haber  adquirido  diferentes 

funciones y continuar compartiendo la misma topología estructural. 

La mayor parte de la información acerca de la forma en que las catepsinas de crustáceos 

participan en la digestión del alimento se ha generado a partir del estudio de las cisteíno 

proteinasas; por ejemplo, se encontró actividad de catepsina L en la glándula digestiva de 

Metapenaeus ensis, a la cual se le ha atribuido una función de digestión extracelular (Hu, 

2003).  También,  Aoki  y  col.  (2003)  encontraron  que  el  mRNA  de  la  catepsina  B  se 

encuentra distribuido casi exclusivamente en la glándula digestiva del camarón del norte, 

por  lo que se ha sugerido que, en  los crustáceos  las cisteíno proteinasas son sintetizadas 

en  las células de  la glándula digestiva en donde participan en  la digestión  intracelular y 

que son después secretadas para funcionar como proteinasas extracelulares. 

Asimismo,  se  ha  reportado  que  las  proteinasas  del  tipo  cisteíno  forman  parte  del 

metabolismo  digestivo  de  crustáceos  homáridos,  penéidos  y  carídeos  (Laycock  et  al., 

1991; Le Boulay et al., 1995; Teschke y Saborowski, 2005). En nefrópidos como la langosta 

americana  (Laycock  et  al.,  1991)  y  la  langosta  noruega  (Le  Boulay  et  al.,  1995),  se  ha 

reportado que esta clase de proteinasas son componentes de la glándula digestiva. En los 

carídeos como Crangon crangon y Crangon allmani, un importante rol digestivo se les ha 

atribuido  a  estas  proteinasas  (Teschke  y  Saborowski,  2005).  Por  otro  lado,  se  ha 

demostrado que el gen que codifica  la catepsina L de Metapenaeus ensis ha perdido  los 

intrones, y se sugiere que esto es debido a una adaptación a su papel en la digestión, pues 

al  no  tener  intrones  y  no  requerir  de  mecanismos  de  modificación  postraduccional, 

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incrementa la eficiencia de transcripción y así la enzima activa está disponible con menor 

gasto energético (Hu y Leung, 2006).  

En algunas especies de crustáceos como el copépodo Calanus  finmarchicus  (Solgaard et 

al., 2007) y la langosta europea también se ha encontrado actividad proteinolítica que es 

atribuida a aspártico proteinasas; Navarrete del Toro y col. (2006) reportaron la existencia 

de actividad de proteinasas tipo aspártico en el jugo gástrico de dicha la langosta europea, 

las langostas queladas (género Homarus) son la única especie de crustáceos en las que se 

ha  reportado  la  actividad  de  aspártico  proteinasas  en  el  sistema  digestivo  (Gildberg, 

1987).  Sin  embargo,  la  relación  directa  entre  la  actividad  de  aspártico  proteinasas  y  la 

hidrolisis de proteínas del  alimento  en  estos  crustáceos no había  sido  aun  establecida, 

hasta ahora. En el presente estudio  se aborda una  investigación  realizada alrededor de 

este  tema, describiéndose  las propiedades bioquímicas, catalíticas y moleculares de una 

aspártico proteinasa que  aporta  al menos un  30%  a  la  actividad proteinolítica del  jugo 

gástrico de las langostas queladas; los resultados descritos aquí confirman la participación 

de dicha enzima en  la digestión de  las proteínas del alimento. Se discute acerca de  los 

procesos  de  selección  que  pudieron  haber  influido  en  la  presencia  de  aspártico 

proteinasas en el  sistema digestivo de  las  langostas queladas. Aunque el mecanismo de 

regulación de la actividad de la enzima sigue aun por ser descrito.  

 

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6  

2. ANTECENTES 

2.1. El sistema digestivo de los crustáceos 

En  los  crustáceos  decápodos,  la  alimentación  comienza  en  los maxilípedos  (apéndices 

orales) que  juegan un papel  importante en  la  fragmentación mecánica del alimento. Los 

maxilípedos  también  direccionan  los  fragmentos  de  alimento  hacia  la  boca  para  la 

ingestión, la cual es facilitada por las secreciones mucosas descargadas desde el segundo 

participante  en  la  digestión,  el  esófago.  Posterior  al  esófago  se  encuentra  la  cámara 

gástrica en la cual se pueden distinguir dos partes: la cámara cardiaca o anterior, separada 

por una válvula cardio‐pilórica de la cámara pilórica o posterior. La primera funciona como 

receptáculo de los alimentos ingeridos, esta estructura presenta una gran elasticidad y en 

su parte posterior se encuentran una serie de piezas calcáreas, sedas, espinas y filtros, así 

como  repliegues  por  los  cuales  pasan  los  alimentos  en  el  transcurso  de  sucesivas 

moliendas.  Las  partes  posteriores  del  estómago  cardiaco  y  pilórico  están  reforzadas  y 

soportadas por un conjunto de piezas calcáreas articuladas, las placas y los oscículos, que 

son  zonas  de  espeso  revestimiento  quitinoso  de  este  órgano.  Las  partículas 

suficientemente  pequeñas  pasan  al  segmento  pilórico  del  estómago  y  son  finalmente 

filtradas por  setas muy  cerradas  antes de entrar  la  glándula digestiva donde  continúan 

siendo procesadas químicamente (Baker y Gibson, 1977).  

La  glándula  digestiva  es  el  principal  órgano  involucrado  en  la  digestión,  este  órgano 

combina múltiples  funciones equivalentes a  las del hígado, páncreas e  intestinos de  los 

vertebrados. En dicho órgano se sintetizan diversas enzimas digestivas y otras proteínas 

como  la hemocianina (Lehnert y Johnson, 2002). El epitelio de  la glándula digestiva tiene 

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una monocapa de 5 diferentes tipos de células distribuidas a  lo  largo de  los túbulos:  las 

células  E, R,  F, B  y M.  Se ha  encontrado que  en  las  células  F  se  sintetizan  las  enzimas 

digestivas, se cree que estas células maduran a células B para llevar a cabo la secreción de 

manera  holócrina,  éste  tipo  de  secreción  consiste  en  el  rompimiento  de  las  células 

maduras al tiempo que vierten su contenido al espacio  intraluminal. Los productos de  la 

hidrólisis  enzimática  son  absorbidos  por  las  células  R,  que  participan  en  el 

almacenamiento e incorporación de los nutrientes (Mikami y Takashima, 2000) (Figura 1). 

La  glándula  digestiva  está  conectada  con  el  estómago  pilórico.  Los  movimientos  del 

molino gástrico no  sólo mastican el alimento  sino que además mezclan estas partículas 

con  las  enzimas  secretadas  por  la  glándula  (Baker  y  Gibson,  1977).  Se  sabe  que  las 

secreciones son de carácter ácido (Baker y Gibson, 1977; Navarrete del Toro et al., 2006) 

pero el mecanismo que mantiene el pH bajo es desconocido. 

 

Figura 1. La glándula digestiva de los crustáceos. Tomado de Loizzi (1970). 

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2.2. Las proteinasas del sistema digestivo de los crustáceos 

A la fecha se han realizado varios estudios para conocer la participación de las proteinasas 

del sistema digestivo de diferentes especies de crustáceos en la digestión de las proteínas 

del  alimento,  siendo  las  proteinasas  de  la  clase  serino,  tripsina  y  quimotripsina,  las 

enzimas más estudiadas a las cuales se les reconoce como responsables de la digestión del 

alimento;  estas  enzimas  proteinolíticas  presentan  actividad  óptima  a  pH  alcalinos 

cercanos a pH 8 (Galgani et al., 1985; Hernández‐Cortés et al., 1997; Le Boulay et al., 1998; 

Hernández‐Cortés et al., 1999; Aoki et al., 2004; Teschke y Saborowski, 2005). Casi todas 

las  investigaciones han  sido desarrolladas alrededor de estas enzimas  siendo el estudio 

enzimológico  (Lee  et  al.,  1984; Galgani  et  al.,  1985; Hernández‐Cortés  et  al.,  1997),  la 

organización génica (Klein et al., 1998; Sainz et al., 2004a) y el modo de regulación de  la 

actividad (Muhlia‐Almazan y García‐Carreño, 2002; Sainz et al., 2004b),  los aspectos más 

abordados 

Proteinasas  de  la  clase  cisteíno,  como  la  catepsina  L  y  catepsina  B  también  han  sido 

descritas como participantes en la digestión de éste grupo (Le Boulay et al., 1996; Teschke 

y Saborowski, 2005).  

La  actividad  proteolítica  asociada  con  la  digestión  de  langostas  queladas  ha  sido 

investigada  desde  los  años  70´s  (Brockerhoff  et  al.,  1970;  Hoyle,  1973),  poco  tiempo 

después se observó que proteinasas con actividad a pH ácido se secretan en  la glándula 

digestiva para digerir el alimento de manera extracelular  (Baker y Gibson, 1977; Glass y 

Stark,  1994).  El  jugo  gástrico  de  las  langostas  queladas  es  ácido,  con  un  pH  de  ~  4.7 

(Brockerhoff et al., 1970; Baker y Gibson, 1977; Omondi y Stark, 2001; Navarrete del Toro 

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et al., 2006). La clase precisa a la que pertenecen las enzimas involucradas en la digestión 

de las proteínas provenientes del alimentos no ha sido aun definida. Se han descrito tres 

isoenzimas  de  la  clase  cisteíno  proteinasas  en  la  glándula  digestiva  de  la  langosta 

americana que han sido consideradas como componentes del proceso digestivo (Laycock 

et  al.,  1991).  Recientemente,  la  actividad  proteolítica  a  pH  ácido  determinada  para  la 

langosta  europea  fue  adjudicada  a  proteinasas  aspárticas,  pues  se  encontró  que  la 

actividad proteolítica del  jugo gástrico se ve casi completamente  inhibida, más del 90%, 

por el pepstatin A, un inhibidor clase‐específico para las aspártico proteinasas (Navarrete 

del  Toro  et  al.,  2006),  sugiriendo  por  primera  vez,  la  participación  de  proteinasas 

aspárticas en la digestión de crustáceos; sin embargo el tipo de proteinasas responsables 

de la actividad aspártico proteinasa específico permanecía aun sin ser determinado. 

2.3. Las aspártico proteinasas 

Las proteinasas aspárticas eucarióticas (Familia A1) (EC 3.4.23.X) son endopeptidasas 

que comparten el mecanismo de catálisis y muestran actividad a pH ácido que influye en 

el  estado  de  ionización  de  los  dos  residuos  de  ácido  aspártico  que  constituyen  el  sitio 

activo  (Yonezawa  et  al.,  1988),  así  como  un  alto  grado  de  similitud  en  sus  estructuras 

primarias,  que  redunda  en  una  típica  estructura  tridimensional  de  forma  bilobulada 

(Davies, 1990; Andreeva, 1992). Los miembros de esta clase difieren en  la topografía del 

sitio  activo  y  en  la  localización  celular,  por  lo  que,  estas  características  determinan  la 

función  (Szecsi,  1992).  Así,  las  proteinasas  aspárticas  han  sido  clasificadas  en  varios 

subgrupos incluyendo a las catepsinas, las reninas, las pepsinas y las quimosinas (Barrett, 

1979) (Ver recuadro 2). 

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Se  trata de enzimas monoméricas compuestas de dos dominios, cada uno de  los cuales 

contiene un residuo de ácido aspártico y juntos constituyen el sitio catalítico, mismo que 

se encuentra inmerso en una hendidura cuyas paredes forman el sitio de unión al sustrato 

en donde se pueden acomodar hasta 8 o 9 aminoácidos de un sustrato, y cuyos sitios de 

unión se forman en las posiciones S5 hasta S´3 (Fusek y Větvička, 2005) (ver recuadro 3).El 

sitio activo de  la mayoría de  las aspártico proteinasas se caracteriza por tener un motivo 

consenso DTG  (Geier et al., 1999). Las catepsinas D  tienen dos estructuras  tipo “rizo” o 

“loop”  que  se  cierran  sobre  la  hendidura  del  sitio  catalítico  y  están  involucradas  en  el 

reconocimiento y acomodo del sustrato, una de estas estructuras es conocida como “Y75 

flap” (Y75 connota a la tirosina de la posición 75 de la pepsina porcina) se encuentra en la 

mayoría  de  las  aspártico  proteinasas  y  es movible  en  la  estructura  de  la  catepsina  D 

humana pero es estable en la estructura de la catepsina D bovina si se encuentra ocupado 

por el  inhibidor pepstatin A  (Fusek y Větvička, 2005);  la otra estructura se  trata de otro 

“lazo” que presenta tres residuos de prolina contiguos conocido como “polyproline loop” 

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y  se  observa  solamente  en  reninas  y  catepsinas  D.  Estas  estructuras  podrían  estar 

involucradas en el reconocimiento y unión del sustrato (Metcalf y Fusek, 1993). 

 

Una característica  importante de  las proteinasas aspárticas son  los cambios estructurales 

que acompañan la transformación de las enzimas recién traducidas. Todas las proteinasas 

aspárticas son sintetizadas como pre‐pro‐enzimas. En el caso específico de la catepsina D 

(EC  3.4.23.5),  en  una  primer  modificación  postraduccional,  el  péptido  señal  (de 

aproximadamente  20  aminoácidos)  que  contiene  varios  residuos  de  aminoácidos 

hidrofóbicos que  facilitan su transporte través del retículo endoplásmico  (Altschul et al., 

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1997) en el cual es eliminado. El péptido señal es seguido por un pro‐péptido de alrededor 

de 40‐60 aminoácidos, la remoción de esta región permite su activación (Szecsi, 1992), así 

como  su  correcto  plegamiento,  inhibición  temporal  y  transporte  del  zimógeno  como 

precursor  inactivo hacia  los compartimentos endosomales/lisosomales (Davies, 1990). Se 

ha  demostrado  que  esta  activación  es  dependiente  del  pH  (se  lleva  a  cabo  a  pH  3.5 

aproximadamente)  e  involucra  la  separación  del  péptido  de  activación,  así  como  del 

llamado “β‐hairpin”  (processed  loop en  la  figura 2). Una representación esquemática de 

las características generales de la estructura primaria de la catepsina D se muestran en la 

Figura 2 (Bächle, 2005; Fusek y Větvička, 2005). 

Figura 2. Representación esquemática de la estructura de la catepsina D.  Tomado de Fusek y Větvička (2005). 

La  especificidad  de  las  aspártico  proteinasas  difiere  entre  las  diferentes  peptidasas.  La 

pepsina tiene una amplia especificidad mientras que la renina y la proteinasa del HIV son 

más  estrictas  (Benes  et  al.,  2008).  La  catepsina  D  acomoda  hasta  ocho  residuos  de 

aminoácidos  en  el  sitio  de  unión  al  sustrato,  teniendo  preferencia  por  aminoácidos 

hidrofóbicos  rodeando  al  enlace  susceptible  a  la  hidrólisis,  siendo  ligeramente  más 

específica que la pepsina (Guruprasad et al., 1995). Por otro lado, a pesar de la catepsina 

D y  la pepsina tienen especificidad y estructura molecular similar, su papel  fisiológico es 

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diferente.  Ambas  enzimas  rompen  enlaces  peptídicos  en  el  extremo  amino  de  los 

aminoácidos aromáticos y otros aminoácidos con cadenas laterales abultadas. La pepsina 

tiene  una  función  extracelular  y  es  la  proteinasa  gástrica  más  importante  en  los 

vertebrados.  Mientras  que  la  catepsina  D  es  una  enzima  lisosomal,  que  actúa  en  la 

digestión  intracelular de proteína (Barrett, 1998). Sin embargo, estudios de enzimas tipo 

catepsina  D  de  invertebrados  sugieren  que  adicionalmente  tienen  una  función 

extracelular,  contraria  a  la  generalmente  conocida  para  las  catepsinas D  de mamíferos 

(Tang  y Wong,  1987;  Becker  et  al.,  1995).  En  parásitos  hematófagos  como  helmintos, 

ácaros y garrapatas, la catepsina D ha sido reportada como el principal integrante de una 

red digestiva multi‐enzimática, contribuyendo con la digestión de la proteína de la sangre 

que obtienen de sus hospederos (Hamilton et al., 2003; Boldbaatar et al., 2006; Delcroix et 

al., 2006).  

La catepsina D es la segunda proteinasa aspártica mejor estudiada después de la pepsina, 

las  investigaciones  relacionadas  con  esta  enzima  han  llevado  al  descubrimiento  y 

descripción de numerosas funciones ejecutadas por esta proteinasa (Benes et al., 2008) en 

la que se incluye la degradación proteica intracelular (Metcalf y Fusek, 1993), la activación 

de  precursores  enzimáticos  (Khan  y  James,  1998),  la  regulación  de  muerte  celular 

programada  (Gui et al., 2006) y  la digestión de proteínas del alimento en  invertebrados, 

principalmente  parásitos  (Harrop  et  al.,  1996; Williamson  et  al.,  2002;  Delcroix  et  al., 

2006). Se ha reportado que la catepsina D funciona a pH ácido (Harrop et al., 1996) y que 

contiene estructuras de oligosacáridos ricos en manosa unidos a residuos de asparagina 

(N) (Takahashi y Tang, 1981).  

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14  

Estudios cristalográficos de  las proteinasas aspárticas han revelado que una molécula de 

agua se encuentra unida a los grupos carboxilo de ambos residuos de ácido aspártico del 

sitio activo. Esta molécula de agua está a un puente de hidrógeno de distancia de cada 

uno de  los cuatro átomos de oxígeno del carboxilo y se  le ha atribuido una función en  la 

catálisis.  Se  ha  sugerido  que  dicha  molécula  es  desplazada  parcialmente  al  unirse  el 

sustrato y que es polarizada por uno de los residuos de ácido aspártico del sitio catalítico. 

Después se inicia la catálisis enzimática por medio del ataque al grupo carbonilo del enlace 

a hidrolizar en el sustrato (Coates et al., 2008). Existe un estado de transición durante  la 

catálisis por proteinasas  aspárticas que ha  sido estudiado utilizando  complejos enzima‐

inhibidor (Dealwis et al., 1994) (Figura 3). 

 

Figura 3. Mecanismo catalítico de la catepsina D. 

Las  aspártico  proteinasas  han  sido  aisladas  y  caracterizadas  en  un  amplio  rango  de 

organismos que van desde mamíferos (Pardesi et al., 2004), plantas (Simões y Faro, 2004), 

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hongos, virus  (Khan et al., 1999) y bacterias  (Hill y Phylip, 1997), de hecho, en parásitos 

hematófagos se encuentra bien caracterizado el rol de  las proteinasas aspárticas (Harrop 

et al., 1996; Brinkworth et al., 2001; Pinho et al., 2009; Suttiprapa et al., 2009), en donde 

se  ha  establecido  su  papel  en  la digestión  de  la  hemoglobina  (Williamson  et  al.,  2002; 

Williamson et al., 2003).  

2.4. Las cisteíno proteinasas 

Las  cisteíno  proteinasas  (EC  3.4.22)  han  sido  aisladas  de  varias  fuentes  biológicas, 

incluyendo frutos, tejidos animales y bacterias. La cisteíno proteinasa mas estudiada es la 

papaína,  cuya  estructura  y mecanismo  de  acción  es  conocido  a  detalle  (Drenth  et  al., 

1968; Mitchel et al., 1970; Kyndt et al., 2007). Existen reportes que sugieren que cisteíno 

proteinasas  activas  a  pH  neutro  se  encuentran  en  tejidos  epidérmicos  y  que  son 

participantes  en  la  hidrólisis  de  la  proteína  del  exoesqueleto  del  cangrejo  terrestre 

Gecarcinus lateralis (O'Brien y Skinner, 1987).  

Las cisteíno proteinasas  lisosomales tienen actividad óptima a pH ácido, cerca de pH 4.0. 

Se  trata  de  un  grupo  de  enzimas  relacionadas  con  la  papaína.  Estas  enzimas  son 

monómeros con masa molecular de ~30 kDa. Tienen dos dominios, nombrados L (left) y R 

(right)  de  acuerdo  a  su  orientación.  Las  cisteíno  proteinasas  que  han  sido  purificadas 

generalmente  contienen  un  enlace  disulfuro  que  conecta  a  ambos  dominios,  también 

llamados cadenas ligera y pesada (Turk et al., 2000). El sitio activo se extiende a lo largo de 

la  interfase de dichos dominios, tiene  forma de V, y está conformado por un residuo de 

cisteína y otro de histidina, Cys25 e His159 de  la papaína que es usada como referencia. El 

residuo Cys25 está posicionado en el extremo amino en el dominio L y el residuo His159 en 

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el  dominio  R.  En  la  forma  activa  de  estas  enzimas  ambos  residuos  están  cargados 

formando un par de iones (Grudkowska y Zagdańska, 2004). 

De manera similar a la mayoría de otras proteinasas, las cisteíno proteinasas se sintetizan 

como precursores  inactivos, que son activados al eliminar el propéptido de activación,  la 

activación  puede  ser  facilitada  por  la  acción  de  otras  proteinasas  como  pepsina  o 

catepsina D, o por autoactivación catalítica en pH ácido, en un proceso bimolecular en el 

cual una molécula activa a la otra en una reacción en cadena (Turk et al., 2001) 

La estructura primaria de  las cisteíno proteinasas  tienen una organización similar en  los 

dominios  que  las  componen,  con  un  péptido  señal  en  el  extremo  amino  de  16‐18 

aminoácidos, seguido de un pro‐péptido de 62‐100 residuos y una región madura activa 

de cerca de 220‐230 aminoácidos (Aoki et al., 2003a). Con base en su estructura primaria, 

las  cisteíno proteinasas  lisosomales han  sido divididas en dos  familias designadas  como 

tipo‐catepsina  L  (se  incluyen  las  catepsinas  L, V, K,  S, W,  F  y H)  y  tipo‐catepsina B.  Las 

enzimas maduras de estas dos familias son muy similares, mientras que las regiones de los 

zimógenos muestran poca similitud y difieren en su tamaño (Sajid y McKerrow, 2002). Los 

pro‐péptidos de  las enzimas de  la familia tipo‐catepsina L contienen ~100 residuos y son 

sustantivamente más  largos  que  los  pro‐péptidos  de  las  catepsinas  B,  que  tienen  ~60 

residuos.  La  familia  de  las  catepsinas  L  contienen  dos motivos  EFR(W)NIN  que  están 

altamente  conservados  y  el  GNFD,  este  último  no  se  encuentra  en  la  familia  de  las 

catepsinas B (Turk et al., 2000). 

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Las cisteíno proteinasas  lisosomales de  los mamíferos son relativamente  inestables a pH 

neutro, quizá como un mecanismo de regulación para minimizar la proteólisis no deseada 

en tejidos o compartimentos celulares diferentes a los lisosomas (Aoki et al., 2003a). 

2.5. Los sujetos de estudio 

La  langosta  europea Homarus gammarus  y  la  langosta  americana Homarus americanus 

pertenecen  al  orden Decápoda,  el más  diverso  de  los  órdenes  de  crustáceos.  En  él  se 

agrupan  formas ampliamente diversas  incluyendo a  los penéidos, braquiuros y  carídeos 

(Baker  y  Gibson,  1977).  Con  el  nombre  de  langosta  se  conoce  generalmente  a  los 

miembros de 4 familias de Decápodos: Nephropidae, Palinuridae, Synaxidae y Scyllaridae 

(Gracía y Kensler, 1980). Las de la familia Nephropidae son comúnmente conocidas como 

langostas  verdaderas o queladas.  Los  sujetos de este estudio, Homarus gammarus  y H. 

americanus, pertenecen a esta familia (van der Meeren, 2005). Las langostas de la familia 

Nephropidae  se diferencian de  las otras  langostas por  la presencia de un par de quelas 

bien desarrolladas, y por producir un menor número de huevos pero de un mayor tamaño 

y de desarrollo más lento, seguidos por una fase planctónica corta (Helluy y Beltz, 1991). 

En las aguas frías de la plataforma continental que cubre el Atlántico Norte, dominan dos 

géneros de  langostas queladas, Homarus  y Nephrops. Homarus americanus,  la  langosta 

americana,  se  encuentra  distribuida  en  el  Oeste  del  Atlántico  Norte,  mientras  que 

Homarus  gammarus,  la  langosta  europea,  se  distribuye  en  el  Este  del  Atlántico  Norte 

(Cobb y Phillips, 1980). 

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Las  langostas  queladas  americana  y  europea,  son  de  importancia  económica  pues 

representan  una  de  las  pesquerías más  redituables  en  las  áreas  donde  se  distribuyen 

(Holthuis,  1991).  En  la  fase  adulta,  estas  especies  pueden  ser  consideradas  como 

equivalentes ecológicos por su similitud en tamaño y en general por sus hábitos y hábitats. 

Las dos especies viven en aguas  relativamente  someras en donde hay  rocas o arrecifes 

que pueden ser utilizados como refugios (Cobb y Phillips, 1980). La ingestión de alimento 

de las langostas se efectúa durante la noche principalmente, y en el día sólo en áreas muy 

protegidas.  Son  animales omnívoros  y  carroñeros,  aunque prefieren el  alimento  vivo  al 

muerto (Dees, 1963; Hindley, 1977). 

El espectro alimenticio de las langostas es variado, pueden consumir los siguientes grupos 

de  organismos:  esponjas,  hidrozoarios,  equinodermos,  gusanos  tubícolas,  briozoarios, 

pelecípodos, gasterópodos, cangrejos, peces y algas coralinas (Pearson y Anderson, 1946; 

Lindberg, 1955), de  los  cuales  su  alimento preferencial  son  los  crustáceos  (anfípodos e 

isópodos  principalmente),  equinodermos,  gasterópodos  y  pelecípodos  (Castañeda‐

Fernández et al., 2005). Dada la gran variedad de recursos de los que pueden disponer las 

langostas  como  fuente  de  alimento,  se  ha  reconocido  que  la  elección  del  alimento 

dependerá preferentemente de  la abundancia  (mayor densidad de presas posibles para 

aumentar la eficiencia en la captura de la presa) (Gracía y Kensler, 1980), por lo que se les 

puede considerar como oportunistas. 

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2.5.1. Homarus gammarus  

La langosta europea Homarus gammarus se encuentra en aguas someras de menos de 30 

m de profundidad.  Esta especie  tiene un  amplio  rango de distribución que  se extiende 

desde  el  círculo  ártico  hasta  Marruecos  y  el  Mediterráneo  (Jørstad  et  al.,  2005),  la 

temperatura superficial de el área en que se distribuye esta especie fluctúa entre  los 0 y 

25 °C (Figura 4). 

 

 

Figura 4. Vista dorsal y distribución de la langosta europea. Tomado de FAO (1991). 

2.5.2. Homarus americanus 

Las  langostas  americanas  adultas  viven  generalmente  a  profundidades  menores  a  50 

metros, sin embargo existen reportes donde se les ha observado a profundidades de hasta 

700  metros.  Estas  langostas  prefieren  vivir  en  fondos  rocosos  cubiertos  de  algas.  Se 

distribuyen en la costa Este de Norte América entre Newfoundland (Canadá) y Carolina del 

Norte (Estados Unidos) (Jørstad et al., 2005)  la temperatura superficial de el área en que 

se distribuye esta especie fluctúa entre los 4 y 26 °C (Figura 5). 

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Figura 5. Vista dorsal y distribución de la langosta americana. Tomado de FAO (1991). 

2.6. Planteamiento de la investigación 

En este trabajo se propone a las proteinasas digestivas de Homarus gammarus y Homarus 

americanus como modelo de estudio. Estas  langostas pertenecen  la familia Homaridae y 

presentan  conductas  alimenticias  semejantes,  se  les  considera  equivalentes  ecológicos 

que  se distribuyen en diferentes  áreas  (Cobb  y Phillips, 1980). Desde el punto de  vista 

ecológico,  de  acuerdo  al  tamaño,  abundancia,  y  posición  trófica,  la  langostas  se 

encuentran  posicionadas  en  un  punto  clave  en  el  ecosistema  bentónico  (Phillips  et  al., 

1979; Cobb y Phillips, 1980; Díaz et al., 2001). 

Aunque se desconoce el rol que juegan las aspártico proteinasas en los sistemas digestivos 

de Homarus gammarus y Homarus americanus, el hecho de que en  la primera especie, 

más del 30% de la actividad proteolítica total sea inhibida por el pepstatin A (un inhibidor 

específico de proteinasas aspárticas que actúa por medio de  la acetilación de  los grupos 

carboxilo del sitio activo, y cuyo Ki para pepsina es aproximadamente de 10‐10 M), podría 

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ser  un  indicador  de  que  las  proteinasas  aspárticas  participan  en  la  degradación  de 

proteínas  del  alimento.  Sin  embargo  muchas  preguntas  respecto  a  estas  enzimas 

permanecen  todavía  sin  resolver, por ejemplo, ¿Cuántas enzimas existen? Si es mas de 

una, ¿Son isoenzimas o isoformas? ¿Qué función cumplen? ¿Cuál es su sitio de síntesis? y 

¿La  expresión  de  los  genes  que  las  codifican  es  inducible?  ¿O  se  expresan  de manera 

constitutiva? 

El estudio de las propiedades catalíticas y moleculares, las características de las secuencias 

completas  del  RNA  mensajero  de  estas  proteinasas  incluyendo  los  mecanismos 

regulatorios durante la transcripción y la traducción de dichas enzimas en estas langostas, 

nos podría ayudar a elucidar el rol que tienen en la digestión las proteinasas aspárticas de 

Homarus gamarus y Homarus americanus. La participación de  las proteinasas aspárticas 

en el sistema digestivo de estas langostas puede ser utilizada como modelo en un estudio 

comparativo para determinar las relaciones evolutivas entre las enzimas que pertenecen a 

la  familia de  las  aspártico  y  cisteíno proteinasas. Además de  ser un  acercamiento para 

definir  el  rol  de  las  aspártico  y  cisteíno  proteinasas  en  el  proceso  de  digestión  de  las 

proteínas del alimento. 

Por  otro  lado,  la  pesquería  de  langostas  constituye  una  de  las mejor  remuneradas  del 

mundo.  Las  langostas  americana  y  europea  soportan  una  parte  relevante  de  la  pesca 

comercial y representan uno de los ingresos más importantes para la economía de algunas 

de  las regiones en que se distribuyen  (Nicosia y Lavalli, 1999)  (Ver Figuras 4 y 5). Por  lo 

tanto, el manejo y  conservación de  las pesquerías de especies marinas  comercialmente 

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importantes está dirigido a asegurar su explotación sustentable y debe estar basado en el 

conocimiento de la biología y ecología de la especie en cuestión (Ward, 2000). 

3. HIPÓTESIS 

Si el pH del jugo gástrico de las langostas queladas es ácido y su actividad proteinolítica se 

ve  afectada  por  inhibidores  específicos  de  la  clase  aspártico  y  cisteíno;  entonces  las 

proteinasas responsables de  la digestión son catepsinas D y L, que pertenecen a  la clase 

aspártico  y  cisteíno  proteinasas,  respectivamente.  Además  estas  enzimas  tienen 

propiedades estructurales y catalíticas adaptadas a  los ambientes en que  se distribuyen 

Homarus  gammarus  y  Homarus  americanus,  y  por  lo  tanto  son  diferentes  a  las  de 

vertebrados, pero conservan la estructura del sitio activo y el mecanismo de catálisis.  

4. OBJETIVOS 

4.1. Objetivo general 

Identificar y caracterizar bioquímica y molecularmente  las proteinasas del  jugo digestivo 

de H. gammarus y H. americanus con actividad a pH ácido. 

4.2. Objetivos específicos 

1. Identificar las proteinasas ácidas del jugo gástrico de las langostas queladas.  

2. Caracterizar  bioquímicamente  las  proteinasas  aspárticas  del  jugo  gástrico  de  las 

langostas europea y americana.  

3. Detectar  la  presencia  del  transcrito  de  la(s)  proteinasa(s)  ácida(s)  en  diferentes 

tejidos de las langostas europea y americana. 

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4. Obtener  y  caracterizar  la  secuencia  completa  del  cDNA  de  la(s)  proteinasa(s) 

ácida(s)  encontrada(s)  en  la  glándula  digestiva  de  las  langostas  europea  y 

americana. 

5. Evaluar  los  cambios  en  la  concentración  de  los  transcritos  de  la(s)  proteinasa(s) 

ácida(s) bajo diferentes condiciones de ayuno.  

6. Evaluar  y  comparar  la  función  biológica  putativa  que  desempeñan  estas 

proteinasas en el jugo gástrico de las dos especies de langostas.  

5. MATERIALES Y MÉTODOS 

5.1 Metodología general 

5.1.1. Animales experimentales y obtención del jugo gástrico de las langostas 

El bioensayo se  realizó en  las  instalaciones del Alfred Wegener  Institute  (AWI), estación 

marina de Helgoland en Alemania.  Las  langostas europeas  y americanas adultas  fueron 

adquiridas  vivas  en  el  mercado  local  y  mantenidas  en  condiciones  controladas  de 

temperatura,  salinidad  y  suministro  de  alimento  en  los  laboratorios  del  Instituto.  Los 

especímenes fueron mantenidos en el mismo laboratorio bajo condiciones idénticas, a 13 

°C, con un  sistema de  intercambio de agua continuo, aireación constante. Las  langostas 

fueron  alimentadas  con  crustáceos  pequeños  durante  al menos  una  semana  antes  de 

cualquier manipulación para permitir su aclimatación. 

El  jugo  gástrico  de  las  langostas  fue  extraído  del  estómago,  utilizando  una  jeringa 

desechable con una sonda de plástico flexible en lugar de aguja, la sonda fue introducida 

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por la cavidad oral hasta llegar al estómago para extraer por succión, aproximadamente 1 

ml de jugo gástrico (Figura 6).  

Jugo gástrico

Cavidad oral

Figura  6. Método  de  extracción  de  jugo  gástrico  de  la  langosta  europea H.  gammarus,  vista ventral. 

El jugo gástrico que se extrajo fue transferido a un microtubo, se centrifugó por 10 min a 4 

°C y 10,000 g para remover el material no soluble y fue liofilizado para su almacenamiento 

y posterior uso. 

5.1.2. Experimentos de ayuno y realimentación 

Quince especímenes adultos de cada especie, con un tamaño de 38.8 ± 1.3 cm y un peso 

de  1.1  ±  0.2  kg,  fueron  aclimatados  por  al menos  una  semana  en  las  condiciones  ya 

descritas. Después del periodo de aclimatación, las langostas fueron privadas de alimento 

durante un periodo de 15 días, al final del cual, fueron alimentadas hasta la saciedad con 

pequeños crustáceos. Durante este periodo  fueron  sacrificados  tres especímenes en  los 

siguientes tiempos: al  inicio en el día 1 (considerado como control), y posteriormente en 

los días 5, 10 y 15 de ayuno; finalmente se muestrearon tres especímenes más 24 horas 

después de alimentados de nuevo. Las langostas fueron disectadas y se tomó una muestra 

de  tejido  de  gónada, músculo  y  glándula  digestiva  que  fueron  preservadas  en  solución 

RNAlater (Ambion, US) y congeladas a ‐80 °C para su posterior uso. 

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25  

De manera paralela, tres especímenes de  la especie H. americanus fueron aclimatados y 

mantenidos bajo  las mismas condiciones de ayuno y  realimentación que  los organismos 

problema descritos en el párrafo anterior; el jugo gástrico de estos animales fue extraído a 

los mismos tiempos (1, 5, 10 y 15 días de ayuno y 24 horas después de la realimentación), 

y posteriormente fue centrifugado durante 10 min a 4 °C y 10,000 g, y fue liofilizado para 

su uso posterior en la evaluación de los cambios de la actividad de catepsina D a lo largo 

de un periodo de ayuno y realimentación. 

Las  muestras  obtenidas  durante  los  experimentos  antes  mencionados  fueron 

posteriormente analizadas usando las metodologías descritas a continuación en cada uno 

de las secciones que conforman este trabajo. 

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26  

5.2.  Identificación,  aislamiento  y  caracterización  bioquímica  de  una  catepsina  D 

digestiva de las langostas queladas 

5.2.1. Identificación y comparación de las proteinasas del jugo gástrico de las langostas 

queladas 

5.2.1.1. Ensayos de actividad proteinolítica e inhibición 

Con el fin de comprobar los resultados reportados por Navarrete del Toro y col, (2006), se 

realizó un ensayo preliminar para evaluar la actividad proteinolítica del jugo gástrico de la 

langosta europea, mismo que se obtuvo como se mencionó anteriormente, los valores de 

pH  de  los  amortiguadores  se  determinaron  a  temperatura  ambiente  (25  °C),  y  los 

reactivos  fueron  adquiridos  en  Sigma‐Aldrich  Chemical  (St.  Louis),  a  menos  que  otra 

información sea especificada en el texto. 

El jugo gástrico de langosta europea liofilizado fue reconstituido al diluir 50 mg en 1 ml de 

agua y se centrifugó a 10,000 g por 10 min a 4 °C para remover material no soluble. Se 

determinó la actividad enzimática a pH 3.0 utilizando como sustrato hemoglobina bovina 

(0.5%  v/w)  disuelta  en  amortiguador  de  glicina  (100 mM,  pH  3.0).  En  una  descripción 

breve, 1 ml de  la solución del sustrato se mezcló con 20 µl del extracto enzimático y se 

incubó por 10 min a  temperatura ambiente,  la  reacción se detuvo añadiendo 500 µl de 

TCA  al  20%,  los  péptidos  generados  por  la  hidrólisis  enzimática  fueron  detectados 

espectrofotométricamente  registrando  la  absorbancia  a  280  nm  después  de  haber 

centrifugado la solución a 10,000 g por 5 min. 

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Para determinar  la clase y el tipo de proteinasas presentes en el  jugo gástrico, 100 µl de 

inhibidores específicos de clase y tipo para aspártico y cisteíno proteinasas (Tabla I) fueron 

añadidos  a  100  µl  de  extracto  enzimático,  la  mezcla  fue  incubada  por  60  min  a 

temperatura  ambiente  y  la  actividad  enzimática  residual  fue  medida  por  el  método 

descrito  en  el  párrafo  anterior.  Los  controles  incluyeron  sólo  los  solventes  de  los 

inhibidores. En  la  tabla  I se muestran  los  inhibidores utilizados y  la clase de proteinasas 

que inhiben. 

Tabla I. Inhibidores utilizados y la clase de proteinasas que inhiben. 

Inhibidor Concentración de 

trabajo Clase de proteinasa a la 

que inhibe Solución stock diluida 

en Pepstatin A  10mM Aspártico DMSO 100% 

DAN  2mg/ml Aspártico Metanol 100%

E‐64  1mM Cisteíno Agua 

Inhibidor de Catepsina L  1mM Cisteíno DMSO 100% 

5.2.1.2. Detección de enzimas del jugo gástrico por SDS‐PAGE con sustrato (zimograma) 

Con el fin de observar la composición de las proteínas presentes en el jugo gástrico de las 

langostas queladas,  éstas  fueron  separadas,  inmovilizadas  y  visualizadas por  el método 

SDS‐PAGE,  usando  geles  al  12%.  Adicionalmente,  la  actividad  proteinolítica  del  jugo 

gástrico fue monitoreada a un pH cercano al fisiológico (pH 5.0) y a pH alcalino (pH 8.0) 

utilizando  la técnica de SDS‐PAGE con sustrato descrita por García‐Carreño y col. (1993). 

Para revelar la actividad a pH 5.0 se utilizó como sustrato hemoglobina al 0.25% diluida en 

buffer McIlvine. El gel fue sumergido por 30 min en el sustrato a 4 °C y después por 90 min 

a  temperatura ambiente. Posteriormente  se  lavó en agua para eliminar  los  residuos de 

sustrato  y  finalmente  el  gel  fue  sumergido  por  30  min  en  la  solución  de  teñido  de 

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Coomassie y desteñido  toda  la noche en una  solución que  contiene 40% metanol y 7% 

ácido acético. 

Utilizando  la  misma  técnica  se  analizó  el  efecto  de  los  inhibidores  en  la  actividad 

proteinolítica  del  jugo  gástrico  de  las  langostas.  Para  determinar  la  presencia  de 

proteinasas aspárticas en dicho extracto, a 100 µg de proteína diluida en 10 µl de agua se 

le añadieron 10 µl de pepstatin A  (1.45 mM). Para comprobar  la presencia de cisteíno y 

serino  proteinasas  se  utilizaron  los  inhibidores  E‐64  (14  mM)  y  pefabloc  (100  mM) 

respectivamente,  como  control  se utilizó una mezcla de agua y  jugo gástrico. Todas  las 

reacciones fueron incubadas por 60 min a temperatura ambiente y detenidas mediante la 

adición de buffer de carga SDS‐PAGE. 

Se  utilizó  jugo  gástrico  de  la  langosta  roja  Panulirus  interruptus  bajo  las  mismas 

condiciones  con  fines  comparativos, pues ésta es  considerada un equivalente ecológico 

que se distribuye en aguas más cálidas (16‐30 °C).  

Con  el  fin  de  identificar  a  las  catepsinas  L  presentes  en  el  jugo  gástrico,  se  utilizó  un 

sustrato  específico  flourogénico,  Z‐Leu‐Arg‐AMC  (I‐1960,  Bachem,  Alemania).  Las 

proteínas  del  jugo  gástrico  fueron  separadas  por  SDS‐PAGE  12%  de  acuerdo  a  la 

metodología  descrita  por  Laemmli  (1970).  Al  finalizar  la  electroforesis  el  gel  se  lavó 

durante 30 min en Tritón 2.5%. Después se sumergió en amortiguador de reacción acetato 

de sodio 100 mM, pH 5.5, que contenía EDTA 2 mM, DTT 2 mM y Tritón X‐100 al 0.05% y 

10 µM de sustrato para catepsina L. El gel fue revelado bajo luz ultravioleta.  

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En el mismo gel se revelaron bandas con actividad proteinolítica a pH ácido. El gel se lavó 

por 10 min en agua destilada, y después por 30 min en amortiguador de glicina 100 mM 

pH  3.0.  El  gel  fue  sumergido  por  30  min  en  el  sustrato,  hemoglobina  al  0.25%  en 

amortiguador  de  glicina  100 mM,  pH  3.0  a  4  °C  y  después  por  90 min  a  temperatura 

ambiente. Posteriormente el gel fue teñido en solución de Coomasie y desteñido toda  la 

noche, como se mencionó anteriormente. 

5.2.1.3. Ensayo de actividad de catepsina D  

La actividad de catepsina D se midió a lo largo del proceso de aislamiento de la proteinasa 

aspártica  digestiva,  así  como  en  las  muestras  de  jugo  gástrico  liofilizado  de  langosta 

americana obtenido a  lo  largo del periodo de ayuno. Se registró  la hidrólisis del sustrato 

sintético  fluorogénico  7‐metoxicoumarin‐4‐acetil‐Gly‐Lys‐Pro‐Ile‐Leu‐Phe↓Phe‐Arg‐Leu‐

Lys‐(DNP)‐d‐Arg‐amida  (M0938,  Sigma‐Aldrich,  EUA)  (↓  representa  el  sitio  donde  el 

péptido  es  hidrolizado)  específico  para  catepsina D,  para  tal  fin  se  utilizó  un  lector  de 

microplaca  (Synergy 4, BioTek). Las  tasas de hidrólisis  fueron determinadas mediante el 

monitoreo del  incremento en  la fluorescencia en unidades arbitrarias (unidades relativas 

de  fluorescencia –URF) a  longitudes de onda de emisión y excitación 328 nm y 393 nm 

respectivamente.  

Se construyó una curva de calibración mediante  la medición de  la  fluorescencia emitida 

por concentraciones conocidas del fluoróforo 7‐methoxycoumarin‐4‐ácido acético (MCA), 

se graficaron las URF contra los nanomoles de MCA, y una vez validada la linealidad de la 

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curva, se utilizó la pendiente generada para calcular las unidades de catepsina D presentes 

en la muestra de acuerdo a la siguiente fórmula: 

La  actividad  de  catepsina D  se  expresó  en  nmol  de MCA  liberados  por min  por  µg  de 

proteína. Una unidad de actividad se definió como aquella que libera 1 µmol de MCA por 

min por µg de proteína. 

El sustrato fue mantenido en una concentración inicial de 1 mM en DMSO y fue diluido en 

buffer de acetato de sodio 50 mM pH 4.0 para llegar a una concentración de trabajo de 10 

µM. La concentración final del sustrato en la reacción fue de 2 µM en un volumen final de 

100 µl que contenía cantidades variables de enzima y buffer acetato de sodio 50 mM pH 

4.0, dependiendo de la enzima a evaluar. 

5.2.2. Aislamiento de la catepsina D1 de las langostas europea y americana 

5.2.2.1. Cromatografía de afinidad y ultrafiltración 

Las  proteinasas  aspárticas  presentes  en  el  jugo  gástrico  de  las  langostas  americana  y 

europea fueron purificadas con base a la afinidad por pepstatin A. Las proteinasas ácidas 

del  jugo gástrico  fueron  separadas en una  columna de  cromatografía que  contenía una 

matriz  de  pepstatin  A‐agarosa  (P2032,  Sigma‐  Aldrich,  EUA).  Un  ml  de  matriz  fue 

equilibrada  en  amortiguador  50  mM  citrato,  pH  4.0  y  1  ml  de  jugo  gástrico  fue 

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reconstituido en el mismo buffer  (25 mg/ml) y cargado en  la columna que después  fue 

lavada con 5 ml del mismo amortiguador, seguidos por 5 ml de buffer de citrato 50 mM, 

pH  4.0  y NaCl  1 M.  Las  proteínas  adsorbidas  a  la matriz  fueron  gradualmente  eluidas 

usando buffer Tris‐HCl 100 mM, pH 7.0 y NaCl 1 M y posteriormente con buffer Tris‐HCl, 

pH  7.5,  NaCl  1  M.  En  cada  se  colectaron  diez  fracciones  de  0.5  ml  y  se  evaluó 

espectrofotométricamente  (A280)  la  concentración de proteína de  cada una de  ellas.  La 

actividad  de  catepsina  D  se  midió  usando  un  sustrato  fluorogénico  (descrito  en  los 

párrafos anteriores), y posteriormente las proteínas fueron visualizadas en SDS‐PAGE 12% 

bajo  condiciones  desnaturalizantes  y  también  reductoras  (añadiendo  el  agente 

desnaturalizante DTT  y  hervidas  por  un min).  Las  fracciones  que  presentaron  actividad 

enzimática fueron recolectadas y concentradas por ultrafiltración usando una membrana 

de  celulosa  regenerada  Amicon  Ultra®  (UFC901024,  Millipore,  EUA).  Se  cuantificó  la 

concentración de proteína de este concentrado mediante el método de Bradford (1976), y 

la actividad proteinolítica  se evaluó a pH 3.0. Así mismo,  la actividad de  catepsina D,  y 

finalmente  la  composición  proteica  fue  visualizada  por  SDS‐PAGE  teñido  con  plata 

utilizando  el método modificado  de  Switzer  y  col.  (1979)  para  verificar  la  pureza  de  la 

proteína eluida.  También  se  confirmó  la  actividad de  la enzima mediante  SDS‐PAGE de 

sustrato, siguiendo la metodología descrita por García‐Carreño y col. (1993).  

5.2.2.2. Análisis de espectrometría de masas y N‐terminal 

Después  de  la  separación  electroforética,  y  de  visualizar  las  bandas  de  proteínas,  se 

identificó a la banda que presentó actividad proteinolítica en un zimograma revelado a pH 

ácido. La banda correspondiente a  la proteína de  interés  se cortó del gel manualmente 

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usando una navaja estéril para ser analizadas por espectrometría de masas en el Protein 

and  Nucleic  Acid  Facilities  de  la  Universidad  de  Stanford,  este  análisis  incluyó  una 

digestión  con  tripsina,  posteriormente  los  péptidos  resultantes  fueron  sometidos  a 

espectrometría de masas (MS/MS‐TOF). 

Adicionalmente, se transfirió la proteína de interés a una membrana Immobilon‐P, PVDF, 

0.45 µm (IPVH15150, Millipore, USA), en un sistema de transferencia húmeda durante 10 

min,  con  una  corriente  de  100 mA,  de  acuerdo  al  protocolo  descrito  por Matsudaira 

(1993),  las proteínas  inmovilizadas en membranas se secuenciaron en su extremo amino 

usando tecnología Edman en un secuenciador Applied Biosystems Procise  liquid‐pulse en 

el Protein and Nucleic Acid Facilities de la Universidad de Stanford.  

Los datos resultantes  fueron comparados con  la secuencia deducida de aminoácidos del 

cDNA de  las dos  isoenzimas de  catepsinas D  encontradas en  las  langostas  americana  y 

europea  (obtenidas  como  se describirá posteriormente). De acuerdo  con  los  resultados 

del presente análisis, esta proteína fue denominada catepsina D1 (CD1). 

5.2.3. Determinación de  las características bioquímicas de  la catepsina D1 digestiva de 

las langostas queladas 

Con el fin de comprender los mecanismos moleculares que hacen posible la digestión del 

alimento a bajas  temperaturas en  las  langostas queladas,  las proteinasas aspárticas del 

jugo gástrico fueron purificadas y se estudiaron sus propiedades bioquímicas, éstas fueron 

comparadas  con  las  de  un  homólogo  proveniente  de  un  organismo  endotermo,  la 

catepsina D bovina. La catepsina D bovina (extraída de bazo) ( C3138 Sigma, México), fue 

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diluida en agua y almacenada en alícuotas de 5 µl que contenían 1.1 mg/ml a ‐20 °C hasta 

su uso. 

5.2.3.1.  Efectos  de  agentes  reductores  y  desnaturalizantes  sobre  el  comportamiento 

electroforético de catepsina D1 de la langosta americana 

Con  la  finalidad  de  observar  sí  la  proteinasa  aspártica  aislada  del  jugo  gástrico  de  la 

langosta  americana  es  una molécula monomérica  o  dimérica,  y  para  observar  posibles 

cambios en su conformación provocados por agentes desnaturalizantes y reductores,  las 

fracciones  identificadas  como proteinasas aspárticas que  resultaron de  la  cromatografía 

fueron visualizadas en un gel de electroforesis nativa y en un gel que contenía SDS como 

agente desnaturalizante. Adicionalmente,  se observó el  comportamiento electroforético 

de  la catepsina D1 aislada en  la presencia del agente reductor DTT  (2 µM) y después de 

hervir  la muestra durante 5 min. El perfil electroforético de  la catepsina D1 también fue 

analizado en geles que fueron copolimerizados con diferentes concentraciones de urea (2, 

4 y 8 M), con el fin de observar el efecto de otros agentes caotrópicos no reductores. Para 

fines comparativos se realizaron los mismos análisis a la catepsina D bovina comercial.  

5.2.3.2. Determinación del punto isoeléctrico de la catepsina D1  

Se  realizó  una  electroforesis  de  enfoque  isoeléctrico  analítico  usando  el  sistema  Phast 

System  (Pharmacia Biotech, Uppsala, Suecia) en geles  IEF de un rango de pH 3–9. Como 

referencia  se  utilizó  Broad  pI  3.5–9.3,  una mezcla  de  proteínas  con  punto  isoeléctrico 

conocido como marcador. El gel fue teñido con plata utilizando el método modificado de 

Switzer y col. (1979)  

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5.2.3.3. Tinción de Schiff para la identificación de proteínas glicosiladas 

Ya que las aspártico proteinasas sufren al menos una modificación postraduccional (Szecsi, 

1992) y que la mayoría de las catepsinas D descritas contienen al menos dos unidades de 

oligosacáridos  unidos  a  residuos  de  asparágina  (Yonezawa  et  al.,  1988),  se  realizó  un 

análisis para identificar proteínas glicosiladas inmovilizadas en geles de acrilamida descrito 

por Thronton y col. (1994) con el fin de detectar si la proteína aislada es una glicoproteína 

como se esperaba. En este método se utiliza ácido peryódico para oxidar selectivamente 

los residuos de glucosa creando aldehídos que reaccionan con el reactivo de Schiff el cual 

los tiñe de color purpura. 

5.2.3.4. Evaluación del efecto del pH y temperatura sobre la actividad de catepsina D 

Se  evaluó  el  pH  óptimo  de  la  actividad  enzimática  de  la  catepsina D1  de  las  langostas 

queladas y se comparó con el de  la catepsina D bovina mediante ensayos de  la hidrólisis 

de 7‐metoxicoumarin‐4‐acetil‐Gly‐Lys‐Pro‐Ile‐Leu‐Phe‐Phe‐Arg‐Leu‐Lys‐(DNP)‐d‐Arg‐amida 

incrementando media unidad de pH en el buffer de acetato de sodio 50 mM, desde pH 2.5 

a 6.0 a 25°C. La concentración final del sustrato fue de 2 µM, la concentración final de las 

catepsinas D fue de 5 ng para las langostas queladas y de 50 ng para la catepsina D bovina, 

el volumen final de cada reacción fue de 100 µl. 

Se midió el efecto del pH y de  la  temperatura en  la estabilidad de  las catepsinas D,  las 

enzimas se incubaron a diferentes pHs (2.5, 4.0. 5.0 y 6.0) y temperaturas (25, 50 y 60 °C) 

durante 0, 15, 30, 60 y 90 min antes de realizar los ensayos de la actividad de catepsina D 

remanente.  Las  reacciones  contenían  5  o  50  ng  de  enzima  de  langosta  o  bovina 

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respectivamente, con una concentración final de sustrato de 2 µM, en un volumen final de 

100 µl en buffer acetato de sodio 50 mM pH 4.0. Se probó la normalidad y homogeneidad 

de varianzas para cada conjunto de datos, las variaciones provocadas a cada tiempo por la 

exposición a diferentes valores de pH y temperatura fueron comparadas por una ANOVA 

de  dos  vías,  como  análisis  post‐hoc  se  realizó  una  prueba  de  Tukey  (Zar,  1984),  para 

determinar las diferencias entre las medias, con ayuda del software Statgraphics v. 5.1. La 

significancia estadística era considerada cuando p ≤ 0.05. 

5.2.3.5. Evaluación de los parámetros cinéticos a diferentes temperaturas. 

La  eficiencia  catalítica  de  las  catepsinas  D  digestivas  de  las  langostas  queladas  fue 

evaluada a pH 4.0, se determinó la actividad enzimática sobre el sustrato fluorogénico 7‐

methoxycoumarin‐4‐acetyl‐GKPILFFRLK‐(DNP)‐d‐R‐amida a 10 diferentes concentraciones 

cuyo  valor  final  varió  entre  0.2  y  30  µM;  la  actividad  se  expresó  en  nmoles  de MCA 

liberados  por min,  considerándose  este  valor  como  la  velocidad  inicial.  Las  constantes 

cinéticas KM y Vmax fueron determinadas usando la ecuación de Michaelis‐Menten después 

de  graficar  los  datos  del  inverso  de  la  velocidad  inicial  contra  el  inverso  de  la 

concentración del sustrato de acuerdo al modelo de Lineweaver‐Burk (Lineweaver y Burk, 

1934). Con el fin de evaluar la dependencia de la eficiencia catalítica de las catepsinas D de 

langosta  a  la  temperatura,  se  realizaron  estos  ensayos  a  4,  10  y  25  °C,  todas  las 

mediciones fueron realizadas de manera paralela con la catepsina D bovina.  

Se obtuvieron los valores de kcat a partir de la ecuación: 

 

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36  

En donde [E] es la concentración de la enzima presente en la reacción, en este caso 1. 38 

nM  de  catepsinas  D  de  langostas  y  13.26  nM  de  catepsina  D  bovina.  Los  valores 

reportados corresponden al promedio de tres determinaciones independientes. Se probó 

la normalidad y homogeneidad de varianzas para cada conjunto de datos y se realizaron 

análisis estadísticos para determinar las diferencias entre las constantes cinéticas a las tres 

temperaturas evaluadas usando pruebas paramétricas y no paramétricas, incluyendo a las 

pruebas ANOVA, Kolmogorov‐Smirnov, así  como  la prueba de diferencias de medias de 

Tukey  (Zar, 1984), con ayuda del software Statgraphics v. 5.1. La significancia estadística 

era considerada cuando p ≤ 0.05. 

5.2.3.6. Evaluación de la actividad enzimática de la catepsina D1 sobre sustratos naturales 

Se evaluó electroforéticamente  la habilidad de  la catepsina D purificada de  las  langostas 

queladas  para  hidrolizar  albumina  de  suero  bovina  (BSA);  en  un  análisis  preliminar  se 

evaluó el efecto de la catepsina D de la langosta americana sobre la BSA, de esta manera 

se determinó  la concentración de enzima y sustrato óptimos  (resultados no mostrados), 

así, a 50 µg de BSA diluidos en buffer de acetato de sodio 50 mM pH 4.0 se le agregaron 

~0.2 µg de catepsina D de langosta americana la reacción se detuvo a diferentes tiempos, 

1, 5, 10 y 15 min agregando buffer de carga para. Posteriormente se realizó un análisis por 

SDS‐PAGE de  los productos hidrolizados con  la  finalidad de evaluar el  tiempo en que se 

generan  suficientes  péptidos  para  poder  visualizarlos,  y  así  poder  determinar  en  qué 

tiempo de reacción se realizarían las siguientes evaluaciones.  

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37  

También  se  evaluó  el  efecto  de  la  concentración  del  inhibidor  pepstatin  A  sobre  la 

actividad catalítica de la catepsina D de langosta americana, ~0.2 µg de catepsina D fueron 

incubados  con  14.5  y  145  µM  concentración  final  de  pepstatin  A  durante  15  min, 

posteriormente esta mezcla fue agregada a 50 µg de BSA diluidos en buffer de acetato de 

sodio  50  mM  pH  4.0  e  incubados  durante  15  min  antes  de  ser  evaluados 

electroforéticamente.  

Por  último,  una  vez  establecidos  los  parámetros,  se  evaluó  el  efecto  del  pH  sobre  la 

actividad de la catepsina D de langosta americana y europea, esta vez utilizando a la BSA, 

una proteína natural,  como  sustrato;  la  catepsina D bovina  comercial  fue utilizada para 

fines comparativos; 50 µg de BSA diluidos en buffer MacIlvine a pH 2.2, pH 2.7, pH 3.0, pH 

3.6, pH 4.0, pH 4.6, pH 5.0, pH 6.0 fueron incubados con 0.2 µg de catepsina D, después de 

15 min la reacción fue detenida agregando buffer de carga para SDS‐PAGE. La hidrólisis de 

BSA  fue evaluada mediante el análisis de  las  imágenes de  los geles,  con  la  finalidad de 

determinar el número de péptidos generados por cada una de las enzimas, los productos 

de hidrólisis fueron contabilizados usando el software Digital Science 1D software (Kodak, 

Rochester, NY). La BSA diluida a pH 4.0 a la que le fue agregada agua en lugar de enzima 

fue tomada como referencia. 

5.3 Caracterización del cDNA de las catepsinas D 

5.3.1 Identificación de secuencias de cDNAs de catepsinas D de las langostas queladas 

Una búsqueda en la base de datos disponible en el GenBank, arrojó nueve ESTs (Expressed 

Sequence Tags) similares a catepsinas D provenientes de mRNAs de  langosta americana, 

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38  

una comparación entre estas secuencias nos permitió diferenciar dos grupos de ESTs, que 

teóricamente son producto de dos genes de catepsina D diferentes que comparten el 65% 

de  identidad en su secuencia deducida de aminoácidos (Figura 7). Estas secuencias están 

representadas por los números de acceso: CN951147 y CN951097. 

Figura 7. Comparación de  las secuencias deducidas de aminoácidos de dos  isoformas putativas de catepsinas D de H. americanus.  Las comparaciones se realizaron con el programa Clustal X. La catepsina D1 de H. americanus está representada por la que corresponde al número de acceso en GenBank CN951097 y la catepsina D2 por el CN951147. Asteriscos=residuos idénticos o conservados; dos puntos=sustituciones conservativas; puntos=sustituciones semiconservativas.  

Con  base  en  esta  información  se  diseñaron  oligonucleótidos  específicos  que  fueron 

utilizados como iniciadores de una reacción de PCR para obtener múltiples copias de cada 

gen (Tabla V, CatD1 y CatD2). Se analizó la expresión de esos transcritos (nominados aquí 

como Catepsina D1 y Catepsina D2) en tejidos de ambas langostas.  

En  la base de datos del GenBank  se  encuentran  5  secuencias  completas de mRNAs de 

catepsinas  L  de  la  langosta  americana,  a  partir  de  las  cuales  también  se  diseñaron 

oligonucleótidos  iniciadores  en  regiones  altamente  conservadas  para  buscar  la 

distribución de los transcritos en diferentes tejidos (Tabla V).  

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39  

5.3.2. Detección del mRNA de las catepsinas D y L en diferentes tejidos de las langostas 

queladas 

La presencia del mRNA de  las dos catepsinas D fue analizada en diferentes tejidos de  las 

langostas  queladas  usando  la  técnica  RT‐PCR.  Se  obtuvo  tejido  de músculo,  gónada  y 

glándula  digestiva  de  langostas  adultas  de  donde  se  aisló  el  RNA  total  utilizando  el 

reactivo  TRIzol®Reagent  (Invitrogen),  siguiendo  las  instrucciones  sugeridas  por  el 

fabricante.  Las  concentraciones  del  RNA  total  aislado  fueron  cuantificadas 

espectrofotométricamente  leyendo  la  absorbancia  a  260  nm  y  a  cada  muestra  se  le 

eliminó al DNA contaminante utilizando DNAsa  I  (Sigma; 1 UI para 1 µg de RNA, a 25 °C 

por  15 min).  Se  utilizó  1µg  de  RNA  total  para  la  síntesis  de  cDNA  en  una  reacción  de 

trascripción  reversa  utilizando  el  kit  Reverse  Transcription  System  (Promega  A3500, 

Madison,  WI),  usando  Oligo  d(T)  como  iniciador,  estos  cDNAs  se  utilizaron  como 

templados en las reacciones de PCR. 

La amplificación de los fragmentos de cDNA de las catepsinas D y L fue realizada por una 

PCR en un termociclador  (DNA Engine‐Bio‐Rad). Las reacciones se  llevaron a cabo en un 

volumen total de 25 µl que contenían: 20 pmol de cada oligonucleótido (Tabla II), 1 µl del 

cDNA  (equivalentes a 50 ng de RNA  inicial), 20 nmol de una mezcla de dNTPs, 2.5 µl de 

amortiguador 10X y 1 U de Taq DNA polimerasa (Invitrogen). El programa de PCR consistió 

en dos min a 94  °C, seguido de 35 ciclos con 30 s de desnaturalización a 94  °C, 30 s de 

alineamiento a 57 °C, y 30 s de extensión a 68 °C, con una extensión final adicional a 68 °C 

por 5 min. Los productos de PCR fueron separados por electroforesis en geles de agarosa 

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40  

al  1.5%  y  visualizados  bajo  luz  UV  después  de  haber  sido  teñidos  con  SYBRsafe 

(Invitrogen). 

5.3.3. Secuenciación del cDNA de  las catepsinas D1 y D2 de  la glándula digestiva de  las 

langostas queladas 

Para obtener la secuencia completa del cDNA correspondiente al gen de las catepsinas D1 

y D2 de  las  langostas americana y europea,  respectivamente se utilizó el kit GenRacer™ 

5´/3´RACE  (Rapid  Amplification  of  cDNA  Ends)  (Invitrogen  L1500),  siguiendo  las 

indicaciones del fabricante. El cDNA fue sintetizado a partir de 1 µg de RNA total aislado 

de tejido de  la glándula digestiva. Como  iniciadores  internos específicos se utilizaron  los 

oligonucleótidos de CatD1 o CatD2  sentido  y  antisentido  (Tabla  II),  según el  caso,  y  los 

oligonucleótidos  iniciadores  anidados  3´y  5´  incluidos  en  el  kit  que  se  alinean  en  los 

extremos del cDNA sintetizado con este kit. El programa de PCR consistió en 2 min a 94 °C, 

seguido de 30 ciclos con 30 s de desnaturalización a 94 °C, 30 s de alineación a 57 °C y dos 

min de extensión a 68 °C, con una extensión  final a 68 °C por 10 min. Los productos de 

PCR  fueron  ligados  en  un  vector  de  clonación  TOPO‐TA  (Invitrogen),  los  cuales  fueron 

insertados  en  E.  coli  cepa  DH5α  (Invitrogen)  para  su  clonación.  Las  bacterias  fueron 

sembradas en placas de agar, se seleccionaron colonias al azar para verificar la presencia 

del inserto en el vector del clonación por medio de PCR, una vez elegidas las colonias con 

el  inserto  de  interés,  éstas  fueron  colocadas  en  un medio  nutritivo  para  favorecer  la 

proliferación, posteriormente se aisló el DNA de  los plásmido usando el kit QIAprep Spin 

Miniprep Kit  (Quiagen, 27106). La secuenciación  fue  realizada en ambos sentidos en  las 

facilidades de los laboratorios de Macrogen en Corea. 

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41  

Se utilizó el programa BLAST  (Basic  Local Alignment  Search Tool)  (Altschul et  al., 1997) 

para identificar la secuencia obtenida, comparándola con las disponibles en el GenBank. A 

partir  de  las  secuencias  nucleotídicas,  se  obtuvieron  las  secuencias  deducidas  de 

aminoácidos usando el programa Expasy Translate tool disponible en la red, esto permitió 

identificar e inferir acerca de las propiedades de la catepsinas D1 y D2 obtenidas a partir 

del mRNA  de  la  glándula  digestiva.  Posteriormente  las  secuencias  fueron  comparadas 

utilizando el software Clustal X (versión 1.81) (Thompson et al., 1994). Las características 

de  la proteína se dedujeron a partir de  la secuencia de aminoácidos usando el programa 

PredictProtein  (Rost  et  al.,  2004)  y  Signal  IP  3.0  (Nielsen  et  al.,  1997),  esto  permitió 

identificar e inferir acerca de las propiedades estructurales de las proteínas catepsinas D1 

y D2. 

5.3.4. Cuantificación del mRNA de catepsina D1 y catepsina L por PCR en tiempo real en 

la glándula digestiva de las langostas queladas 

Los cambios en  la concentración del mRNA de  la catepsina D1 y de  la catepsina L de  la 

glándula digestiva inducidos por el ayuno y la realimentación fueron cuantificados por PCR 

en tiempo real. El gen de la proteína ribosomal L38 fue utilizado como control interno. Los 

oligonucleótidos específicos para estos genes, se muestran en la tabla IV. El RNA total fue 

aislado  como  se describió previamente,  y  se eliminó el DNA  genómico usando DNAsa  I 

(Sigma, 1 UI a 25 °C por 15 min). Se utilizó 1 µg de RNA total para llevar a cabo la síntesis 

de  cDNA en una  reacción de  trascripción  reversa utilizando el  kit Reverse Transcription 

System  (Promega A3500, Madison, WI), usando Oligo d(T) como  iniciador,  los cDNAs de 

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cada muestra obtenidos por este proceso se diluyeron 1:2 en agua destilada y se utilizaron 

como templado en las reacciones de PCR. 

Las reacciones de PCR en tiempo real tuvieron un volumen final de 20 µl, que incluían 1 µl 

de  cDNA  (equivalente  a  50  ng  de  RNA  total),  10  µl  de  2X  iQ  SYBR  Green  Super Mix 

[Bio/Rad, CA, USA 170‐8884; que incluye KCL 100 mM, Tris‐HCl 40 mM, pH 8.4, y dNTPs 1 

mM), 50 U/ml  iTaq DNA polimerasa, MgCl2 6 mM,  SYBR Green  I,  fluoresceína 20 nM  y 

estabilizadores] y 50 nM de cada oligonucleótido, Q‐CatD forward y reverse para el mRNA 

de catepsina D1, CatL forward y reverse para la catepsina L, y L38 forward y reverse para 

el mRNA  de  L38  (Tabla  II).  Cada  PCR  fue  realizado  por  duplicado  en  cada muestra  de 

cDNA;  se  incluyeron  controles  sin  templado  para  asegurar  la  ausencia  de  DNA 

contaminante. Se utilizó un  termociclador  iQ5 con una unidad óptica adaptada  (BioRad, 

CA, USA), con los siguientes parámetros: 1 ciclo a 95 °C por 5 min, seguido de 40 ciclos que 

consistían en 95 °C por 30 s, 61 °C por 65 s y 68 °C por 55 s. 

La especificidad de cada par de oligonucleótidos fue validada por medio de la construcción 

de  una  curva  de  disociación  construida  para  cada  reacción  de  PCR  incrementando  la 

temperatura desde 60 °C hasta los 94.5 °C a una tasa de 0.3 °C cada 20s. 

Se determinó el valor CT para cada muestra, el valor CT se define como el número de ciclo 

del  PCR  en  el  cual  la  fluorescencia  emitida  por  una  muestra  en  particular  se  eleva 

sobrepasando  un  umbral  (Bustin,  2000).  El  valor  del  CT  de  cada  una  de  las  reacciones 

amplificadas se utilizó para evaluar los cambios en la concentración del RNAm de cada gen 

cuantificado. 

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Para aplicar  la ecuación para  la cuantificación relativa de cada gen, fueron determinados 

el valor CT y la eficiencia de amplificación del PCR. La eficiencia del PCR fue validada por la 

construcción  de  una  curva  estándar;  en  breve,  productos  de  PCR  de  cada  gen  fueron 

purificados usando las columnas Illustra GFX™ PCR DNA and Gel Band Purification Kit (GE 

Healthcare,  England,  28‐9034‐70),  los  productos  purificados  fueron  cuantificados 

espectrofotométricamente y llevados a una concentración de 25 ng/µL, la cual fue diluida 

de  forma serial  (1:10) en agua destilada desde una concentración de 25 ng/µL hasta 25 

ng/µL x 10‐9. Al menos 5 de  las 9 diluciones fueron utilizadas como templados en el PCR 

para  construir  las  curvas  estándar  para  cada  uno  de  los  genes,  graficando  el  valor 

promedio  de  CT  contra  el  logaritmo  de  la  cantidad  inicial  de  DNA  presente  en  cada 

dilución. Las eficiencia de la PCR fue calculada directamente de las curvas estándar usando 

la  formula E=10[‐1/pendiente]. Las curvas estándar  incluyeron  los datos del CT de  la dilución 

seriada de  los producto de PCR, y fueron amplificadas y realizadas al mismo tiempo que 

las muestras problema. Cada reacción fue realizada por duplicado. 

Para  calcular el  cambio en  la  concentración del mRNA de  catepsina D1 afectado por el 

periodo  de  ayuno  y  la  realimentación,  se  analizaron  los  datos  usando  el  método  de 

cuantificación relativa 2−ΔΔCT (Livak y Schmittgen, 2001), de acuerdo a la siguiente fórmula:  

2−ΔΔCT = ((CT,CD − CT,L38)tiempo ayuno) – (( CT,CD − CT,L38)control), en donde, CT,CD, es el CT del gen de 

la catepsina D1 y CT,L38, es el CT del gen del control interno, ambos evaluados al tiempo 

control y en los diferentes tiempos de ayuno y realimentación.  

 

 

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Tabla II. Secuencias de los oligonucleótidos usados como iniciadores para los análisis de RT‐PCR, para el PCR en tiempo real y para obtener la secuencia completa del cDNA de la catepsina D1 

Iniciador  Secuencia (5´→3´)  Gen   Posición (pb): 

CatD 1 Forward  5´ CTCAGTACTACGGCCCCATC 3´  Catepsina D1  223‐243 

CatD 1 Reverse  5´ CCSAGGATGCCGTCYAACTT 3´  Catepsina D1  499‐519 

CatD 2 Forward  5´ AAAATGGGGAAATCGAGGAC 3´  Catepsina D2  168‐188 

CatD 2 Reverse  5´  TGGATGGCAAAATCAGTTCC 3´  Catepsina D2  399‐414 

CatL Forward  5´  AGGATGTAATGGTGGCTGGA 3´  Catepsina L  522‐541 

CatL Reverse  5´  GGTGACAGAGATGGGTCCAA 3´  Catepsina L  722‐741 

L 38 Forward  5´ ATTGAACGGGTGAGGTGAAC 3 ´  L 38  ND 

L 38 Reverse  5´ ATCTGGAGCATCGAACCTTG 3´  L 38  ND 

Q‐CatD Forward  5´ TGGATTCCCTCAGAGAAGTG 3´  Catepsina D1  301‐320 

Q‐CatD reverse  5´ TAGAGAGGAAGCCGTGAAGG 3´  Catepsina D1  429‐449 

Iniciado

res de

 Q‐

PCR

Iniciado

res de

 PCR

 

5.3.4.1. Análisis estadístico 

Se probó  la normalidad y homogeneidad de varianzas para cada conjunto de datos y se 

realizaron análisis estadísticos para determinar  los efectos de  los diferentes  tiempos de 

ayuno usando pruebas paramétricas y no paramétricas, incluyendo a las pruebas ANOVA, 

Kolmogorov‐Smirnov,  y  la  prueba  de  diferencias  de medias  de  Tukey  (Zar,  1984),  con 

ayuda del software Statgraphics v. 5.1. La significancia estadística era considerada cuando 

p≤0.05. 

5.3.5. Modelación in silico de las características estructurales de la catepsina D1 

Se  obtuvo  un modelo  teórico  de  la  estructura  tridimensional  de  la  catepsina D1  de  la 

langosta  americana  usando  el  programa  MOE  (ChemComp)  2009‐10  usando  como 

templado a la pepsina porcina (PDB 2PRP), a partir de 25 modelos intermediarios. Ambas 

estructuras tridimensionales  fueron visualizadas usando el programa PyMOL y se realizó 

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una  predicción  de  algunas  características moleculares  como  los  enlaces  disulfuro  y  los 

puentes de hidrógeno mediante el programa PredictProtein (Rost et al., 2004). 

5.3.6. Análisis de la agrupación de secuencias por cladograma 

Se realizó una búsqueda de secuencias de aminoácidos de proteinasas aspárticas descritas 

como digestivas o no digestivas en organismos de diversos taxa disponibles en la base de 

datos  de  GenBank,  se  obtuvieron  dichas  secuencias  que  fueron  alineadas  para  su 

comparación usando el programa Clustal X v. 1.81  (Thompson et al., 1994). A partir de 

esta  comparación  se  realizó  un  análisis  filogenético  de  las  especies  de  invertebrados 

usando el programa MEGA 4.1  (Tamura et al., 2007). Se realizaron análisis de distancias 

genéticas usando el modelo de  sustitución descrito por  Jones y  col.  (1992), a partir del 

cual se construyó un cladograma aplicando el algoritmo “neighbor‐joining” (Saitou y Nei, 

1987). Se empleó el método de “bootstrap” para evaluar la significancia estadística de las 

ramas basado en 1000 réplicas (Hillis y Bull, 1993). 

 

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6. RESULTADOS  

6.1. Identificación, aislamiento y caracterización bioquímica de  la catepsina D digestiva 

de las langostas queladas 

6.1.2. Las proteinasas del jugo gástrico de las langostas  

De manera  preliminar  se  analizó  el  efecto  de  diferentes  inhibidores  (ver  tabla  I)  sobre 

actividad  proteinolítica  del  jugo  gástrico  la  langosta  europea  (Figura  8),  los  resultados 

mostraron  que  las  proteinasas  de  la  clase  cisteíno  y  aspártico  predominan  en  dicho 

extracto enzimático, pues los inhibidores de clase y tipo específicos de cisteíno y aspártico 

proteinasas como el E‐64 y el inhibidor de catepsina L, el pepstatin A y en DAN inhiben de 

hasta en un 98% la actividad proteinolítica total a pH ácido (Figura 8). 

Figura 8. Actividad proteinolítica  total  y el efecto de  los  inhibidores en el  jugo  gástrico de  la langosta europea H. gammarus. 

 Un  análisis  del  efecto  de  los  diferentes  inhibidores  de  proteinasas  relacionado  con  el 

patrón de bandeo en  los zimogramas del  jugo gástrico de  las  langostas queladas mostró 

que  cuatro  de  las  cinco  bandas  de  actividad  a  pH  5.0  son  bandas  que  corresponden  a 

proteinasas de la clase cisteíno (~23, ~45, ~50, ~55 y ~60 kDa, respectivamente) ya que el 

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E‐64 inhibe su actividad casi por completo, mientras que la actividad de una cuarta banda 

(~34  kDa)  se  vio  disminuida  en  presencia  de  pepstatin A,  el  inhibidor  específico  de  las 

proteinasas aspárticas, este resultado indica que esta banda corresponde a una proteinasa 

aspártico. El inhibidor pefabloc no afectó la actividad de ninguna banda a pH 5.0. Por otro 

lado,  la  langosta roja reveló al menos 9 bandas de actividad, el efecto de  los  inhibidores 

sobre estas bandas mostró que el jugo gástrico de la langosta roja está constituido en su 

mayoría  por  serino  proteinasas,  pues  8  de  las  9  bandas  reveladas  a  pH  5.0  resultaron 

inhibidas  por  el  pefabloc,  resulta  interesante  remarcar  que  ésta  langosta  presenta  una 

banda  (~28  kDa)  que  podría  ser  una  aspártico  proteinasa  pues  se  vio  inhibida  por  el 

pepstatin‐A (Figura 9). 

 

Figura 9. SDS‐PAGE 12% y zimogramas a pH 5.0 en donde se muestra el efecto de los inhibidores sobre la actividad proteinolítica del jugo gástrico de la langosta (a) europea, (b) americana y (c) roja. Las flechas indican las bandas cuya actividad se vio disminuida por los inhibidores, las flechas oscuras indican las bandas que inhibió el pepstatin A, las flechas claras las que inhibió el E‐64, las flechas punteadas las que inhibió el pefabloc. Línea 1‐ marcador de masa molecular. Línea 2‐ perfil proteico del jugo gástrico. Línea 3‐ actividad proteinolítica total del jugo gástrico. Línea 4‐ jugo gástrico + Pepstatin A. Línea 5‐ jugo gástrico + E‐64. Línea 6‐ jugo gástrico + Pefabloc SC.  

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Por otro lado, el zimograma de pH 8.0 reveló las mismas bandas de actividad que a pH 5.0 

pero con menor intensidad, quizá por un efecto del sustrato utilizado en cada pH. Además 

a pH 8.0 se observó una banda con actividad de serino proteinasa (de acuerdo al efecto 

del  inhibidor pefabloc) que no  se  revela a pH 5.0. El  zimograma de  la  langosta  roja no 

mostró diferencias evidentes en ambos pHs (Figura 10). 

 

Figura  10.  SDS‐PAGE  12%  y  zimogramas  a  pH  8.0  en  donde  se  muestra  el  efecto  de  los inhibidores  sobre  la  actividad  proteinolítica  del  jugo  gástrico  de  la  langosta  (a)  europea,  (b) americana y (c) roja.  Las flechas indican las bandas cuya actividad se vio disminuida por los inhibidores, las flechas oscuras indican las bandas que inhibió el pepstatin A, las flechas claras las que inhibió el E‐64, las flechas punteadas las que inhibió el pefabloc. Se utilizó caseína 3% en buffer Tris‐HCl pH 8.0 como sustrato. Línea 1‐ marcador de masa molecular. Línea 2‐ perfil proteico del jugo gástrico. Línea 3‐ actividad proteinolítica total del jugo gástrico. Línea 4‐ jugo gástrico + Pepstatin A. Línea 5‐ jugo gástrico + E‐64. Línea 6‐ jugo gástrico + Pefabloc SC.  

Debido  a  que  el  patrón  de  actividad  entre  las  dos  langostas  queladas  resultó  ser muy 

similar,  la  siguiente  figura  corresponde  únicamente  a  los  resultados  de  la  langosta 

europea.  En un  zimograma  con  el  sustrato  específico  (Z‐Leu‐Arg‐AMC)  se observaron  4 

bandas  de  actividad  que  corresponden  a  catepsina  L,  dichas  bandas  corresponden  a 

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proteínas con masa molecular de 18, 36, 40 y 45 kDa. El zimograma a pH 3.0 del mismo gel 

usando hemoglobina como sustrato mostró una quinta banda con masa molecular de 32 

kDa que coincide con  la banda  identificada como aspártico proteinasa por Navarrete del 

Toro y col. (2006) (Figura 11). 

Figura 11. Actividad enzimática del jugo gástrico de H. gammarus.  a) Actividad de catepsina L usando un sustrato fluorogénico, la actividad se revela como bandas brillantes. b) Actividad proteinolítica ácida total usando hemoglobina como sustrato. La flecha indica la banda con actividad a pH ácido que no tiene actividad de catepsina L. 

Hasta  este punto  se  logró  identificar  la  clase de proteinasas  a  la que  corresponden  las 

bandas  de  actividad  observadas  a  pH  fisiológico  en  el  jugo  gástrico  de  las  langostas 

queladas. Adicionalmente, el zimograma del jugo gástrico de  langosta europea mostró al 

menos  5  bandas  de  actividad;  4  de  ellas  son  de  proteinasas  de  tipo  cisteíno, 

específicamente  catepsina  L,  como  se  lo  reveló  el  sustrato  fluorogénico.  Se  presumió 

entonces  que  la  quinta  banda  (con  masa  molecular  de  32  kDa),  es  una  aspártico 

proteinasa, probablemente una catepsina D. Los resultados mostrados a continuación nos 

confirman dicha presunción. 

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6.1.3. Aislamiento de una proteinasa aspártica digestiva de las langostas queladas 

Los  resultados  descritos  en  esta  sección  corresponden  a  la  langosta  americana  que  se 

utilizó como especie representativa, pues las condiciones y los resultados fueron idénticos 

para ambas especies. Se logró purificar una proteinasa aspártica digestiva a partir del jugo 

gástrico  de  ambas  langostas  queladas,  de  acuerdo  a  los  análisis  de  SDS‐PAGE.  En  un 

cromatograma  típico  se  observó  que  la  lectura  de  la  absorbancia  a  280  nm  de  las 

fracciones eluidas resulta en dos picos, el primero se obtiene en paso de elusión a pH 7.0 y 

el  segundo  a  pH  7.5.  Se  determinó  la  actividad  de  catepsina D  de  todas  las  fracciones 

usando el sustrato fluorogénico específico y sólo el segundo pico de A280 mostró actividad. 

Las proteínas eluidas fueron visualizadas en SDS‐PAGE 12% bajo condiciones reductoras y 

se observaron dos bandas, una de ~20 kDa y otra de ~50 kDa correspondientes a cada uno 

de los pico (Figura 12).  

Figura 12. Aislamiento de la catepsina D digestiva de la langosta americana por cromatografía de afinidad usando pepstatin A‐agarosa.  La columna fue equilibrada con buffer de citrato 50 mM pH 4.0 y eluida con buffer Tris‐HCL 50 mM pH 7.0 y 7.5, NaCl 1 M. Se muestran los patrones electroforéticos de las fracciones eluidas. La línea oscura representa la A280 relativa, la línea clara representa la actividad de catepsina D de cada fracción (nmol MCA/libres/min).  

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En un análisis más minucioso se visualizó a la proteína eluida en un SDS‐PAGE 12% que no 

contenía ningún agente  reductor, en el gel se observó una banda de ~34 kDa que en el 

zimograma mostró actividad proteinolítica a pH ácido y el pepstatin A inhibe su actividad 

(Figuras  13a,  línea  2  y  13c,  líneas  4  y  5),  por  tinción  con  plata  se  demostró  su  pureza 

(Figura  13b)  y  resultó  positiva  a  la  tinción  de  Schiff  (Figura  13d),  estos  resultados  en 

conjunto  demostraron  su  identidad  como  aspártico  proteinasa  y  que  se  trata  de  una 

proteína  glicosilada,  esta  enzima  fue  posteriormente  llamada  catepsina  D1  (CD1), 

independientemente  de  la  especie  de  origen.  Por  otro  lado,  en  el  SDS‐PAGE  bajo 

condiciones  reductoras  de  la  proteína  eluida  mostró  una  banda  de  ~50  kDa,  que 

concuerda  con  la  banda  observada  en  el  gel  de  las  fracciones  de  la  cromatografía  de 

afinidad,  los análisis de  los efectos de  los agentes  reductores y desnaturalizantes  sobre 

esta proteína son descritos en una sección posterior. 

El análisis de enfoque  isoeléctrico confirma que  las catepsinas D1 de ambas especies se 

encuentran  puras  y  tienen  un  pI  idéntico,  de  4.69  (Figura  13e).  La  estrategia  de 

purificación resultó en un factor de purificación de 123.16 veces con un rendimiento del 

9.3 % (Tabla II). 

 

 

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Figura 13. Electroforesis de la catepsina D1 de la langosta americana aislada en una columna de pepstatin A‐agarosa.  a) Perfil proteico del jugo gástrico (1) y la fracción eluida de la cromatografía (2). b) Tinción en plata de la fracción eluida. c) Zimograma a pH 5.0, (3) extracto crudo, (4) Fracción eluida, (5) Fracción eluida inhibida con pepstatin A, (6) Fracción eluida mezclada con E‐64, (7) Fracción eluida mezclada con pefabloc. d) Tinción de Schiff de la catepsina D1. e) Enfoque isoeléctrico de la catepsina D1 de la langosta americana (Ha) y europea (Hg) corrido en un rango de 3.5‐9.5. Los números verticales corresponden a los estándares.  

Tabla III. Purificación de la catepsina D1 de la langosta americana 

Secuencia Volumen (µl) 

Concentración proteína (mg/ml) 

Proteína total (mg) 

Actividad 

(U/µg)** 

Actividad total (U) 

Actividad específica (U/mg) 

Factor  de purificación 

Rendimiento (%) 

Sobrenadante 10,000 g 

450  3.51  1 575  31.62  14229  9.03  1  100 

Pepstatin  A‐agarosa y filtración 

500  0.24  120  267.05  133525  1 112.70  123.16  9.3 

 

** Una unidad de actividad se definió como aquella que libera 1 µmol de MCA por min por µg de proteína. 

 

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6.1.3.1. Análisis de espectrometría de masas y secuencia N‐terminal 

Se obtuvieron las secuencias de los péptidos calculadas por espectrometría de masas de la 

fracción con actividad de catepsina D de  la  langosta americana, estas secuencias  fueron 

comparadas con la secuencia deducida de aminoácidos de la catepsina D1 de las langostas 

europea  y  americana  (obtenida  como  se  describe  en  la  sección  6.2),  confirmando  su 

identidad  de  catepsina  D1  (Tabla  III,  Figura  22).  De manera  adicional  el  análisis  de N‐

terminal nos permitió identificar a la secuencia DVIDLDN como el principio de la proteína 

madura. 

Tabla  IV.  Secuencias  de  aminoácidos  obtenidas  por  espectrometría  de masas  que  resultaron idénticas a fragmentos de la secuencia deducida de aminoácidos del mRNA de catepsina D1. 

Péptido  Masa 

calculada (Da) 

Masa 

observada (Da) 

CFILNLACR   1109.55  1109.53 

LHNRYDSTK   1133.56  1133.54 

VGYWQVTAEAIK   1364.72  1364.68 

6.1.3.2. Evaluación de la actividad de catepsina D en el jugo gástrico de la langosta 

americana en ayuno 

Usando el sustrato  fluorogénico 7‐methoxycoumarin‐4‐acetyl‐GKPILFFRLK(DNP)‐d‐R‐mida 

que es altamente específico para  la evaluación de  la actividad de catepsina D (Yasuda et 

al.,  1999)  se  determinó  la  actividad  de  dicha  enzima  en  el  jugo  gástrico  de  tres 

especímenes de langosta americana, y se evaluó la variación en la actividad de catepsina D 

a  lo  largo  de  un  periodo  de  ayuno  y  la  subsecuente  realimentación.  Se  observó  que 

durante 10 días de ayuno no hay un cambio significativo en la actividad de catepsina D en 

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el jugo gástrico de los especímenes, a los 15 días de ayuno se encontró que la actividad de 

catepsina  D  aumenta  de  manera  significativa  (p  ≥  0.05).  Cuando  los  animales  se 

alimentaron de nuevo, se observa una disminución significativa al valor del día 15, la cual 

es considerada como regresar al valor basal, pues no resultó significativamente diferente 

al valor del día 1. 

 

Figura 14. Cambio de la actividad de catepsina D en el jugo gástrico de la langosta americana por efecto del ayuno.  Cada punto representa la media de los valores obtenidos de tres individuos diferentes, los valores muestran la media y error estándar de tres determinaciones independientes. Las letras indican las diferencias significativas entre los puntos (p ≥ 0.05). 

6.1.3.3. Análisis de  las  características estructurales de  la  catepsina D1 deducidas por  su 

comportamiento electroforético bajo diferentes condiciones 

Se analizó el patrón de migración en PAGE de  la catepsina D1 de  la  langosta americana 

bajo condiciones nativas (sin SDS ni DTT), desnaturalizantes (SDS‐PAGE, urea) y reductoras 

(DTT  +  calor).  Se  observó  que  la  misma  muestra  tiene  diferente  comportamiento 

dependiendo de la condición bajo la que fue analizada. En PAGE nativa aparece como una 

sola banda  con actividad proteinolítica  (Figura 15, gel b,  línea 1), mientras que en SDS‐

PAGE  se  observan  dos  bandas  de  ~34  y  ~50  kDa,  solamente  la  banda  de menor masa 

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molecular muestra  actividad  proteinolítica  (Figura  15,  gel  a,  línea  2).  Bajo  condiciones 

reductoras, se observa una sola banda de ~50 kDa que no muestra actividad proteinolítica 

(Figura 15, gel a,  línea 3 y 5). Los resultados revelan que  la proteinasa aspártica del  jugo 

gástrico de la langosta americana es una enzima monomérica que cambia su configuración 

bajo condiciones reductoras. De manera paralela, se analizó la capacidad caotrópica de la 

urea sobre la catepsina D1, es notable que la urea parece desnaturalizar a la catepsina D1 

de manera gradual  (Figura 15, gel b) pues 2 M urea modifica de manera  importante  la 

estructura de  la  catepsina D1,  retrasando  la migración, aumentando  la masa molecular 

aparente  y  anulando  la  actividad  proteinolítica,  mientras  que  4  M  urea  continua  la 

desnaturalización de la proteína retrasando aun más la migración (Figura 15, gel b, líneas 3 

y 4). Comparativamente,  la presencia de 2 M urea parece no  tener ningún efecto en  la 

migración de la catepsina D bovina y aunque reduce la actividad proteinolítica, ésta no se 

extingue por completo (Figura 15, gel c). 

 

 

 

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Figura  15.  Comportamiento  electroforético  de  la  catepsina  D1  la  langosta  americana  bajo diferentes condiciones.  PAGE (bandas negras) y PAGE de sustrato (bandas blancas). a) SDS‐PAGE y zimograma, línea 1‐ buffer de carga nativo (sin SDS), línea 2‐ buffer de carga con 4% de SDS, línea 3‐ buffer de carga con SDS y calor (2 min), línea 4‐ buffer SDS + DTT, línea 5‐buffer SDS+DTT+calor. b) Perfil electroforético de la catepsina D de langosta americana y c) de catepsina D bovina en geles con urea, línea 1‐PAGE nativa, línea 2‐ gel con urea 2M, línea 3‐ gel con urea 4M, línea 4‐ gel con urea 8M. Los asteriscos representan las muestras equivalentes reveladas en zimograma.  

6.2. Caracterización bioquímica de la catepsina D1 digestiva de las langostas queladas 

6.2.1. Condiciones de pH óptimas para la actividad enzimática —hidrólisis de un  sustrato 

sintético— 

Las aspártico proteinasas  se  caracterizan por  trabajar a un pH ácido, y  las  catepsinas D 

digestivas de las langostas queladas no fueron la excepción. El pH óptimo de la catepsina 

D digestiva de  las  langostas queladas mostró dos pH óptimos aparentes para  la hidrólisis 

del sustrato sintético, con un máximo de actividad a pH 4.0 y otro a pH 5.0  (Figura 16), 

estos valores difieren substancialmente de la catepsina D bovina para la cual se presenta 

un sólo pico de actividad a pH 4.0. La presencia de dos picos de actividad de las catepsinas 

D  de  langostas  responde  a  un  efecto  de  solubilidad,  pues  las  proteínas  presentan  una 

carga neta de cero si se encuentran en una solución de pH cercano a su punto isoeléctrico 

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y tienden a precipitar, la medición a pH 4.5 se encuentra en un valor muy cercano a su pI, 

el cual tiene un valor de 4.69, por lo que en este punto las enzimas podrían estar fuera de 

solución y por  lo tanto poco disponibles para realizar  la hidrolisis. En términos generales 

se observa que las catepsinas D de langostas muestran actividad en un rango más amplio 

que su homólogo de mamífero (Figura 16). 

Figura 16. Efecto del pH en la actividad de las catepsinas D bovina y de langosta.  La actividad relativa se expresa como el porcentaje de la mayor actividad detectada en el rango de pH examinado. Se utilizó el sustrato fluorogénico 7‐methoxycoumarin‐4‐acetyl‐GKPILFFRLK‐(DNP)‐d‐R‐amida en buffer de acetato de sodio 50 mM. Cada punto representa la media de tres determinaciones independientes, los asteriscos denotan los conjuntos de datos que resultaron significativamente diferentes p ≥ 0.05.  

6.2.2. Estabilidad a la temperatura y pH de las catepsinas D1 

Por otro lado, en la evaluación de la estabilidad de las catepsinas D cuando son incubadas 

en condiciones de temperatura durante diferentes periodos de tiempo se encontró que la 

catepsina D de  langostas es estable por al menos 90 min a 25 °C, sin embargo a 50 °C  la 

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catepsina D de la langosta europea mantiene el 80% de actividad después de 30 min y la 

langosta americana el 80% de actividad a los 60 min; en comparación, la estabilidad media 

de la catepsina D bovina a 50 °C es de 100% después de 90 min. A 60 °C las catepsinas D 

de las langostas pierden rápidamente su capacidad proteinolítica, pues a esta temperatura 

la catepsina D de la langosta europea pierde el 80% de la actividad en 15 min, la catepsina 

D de la langosta americana pierde el 40% de la actividad en 15 min; comparativamente, a 

60 °C  la catepsina D bovina mantiene el 100% de  la actividad después de 15 min (Figura 

17).  

 

Figura 17.  Estabilidad de  la actividad de  la  catepsina D bovina  (a), de  langosta europea  (b)  y langosta americana (c) incubada a diferentes temperaturas.  Cada punto representa la media de tres determinaciones independientes, los asteriscos denotan los conjuntos de datos que resultaron significativamente diferentes p ≥ 0.05. 

La Figura 18 muestra la estabilidad de la actividad proteinolítica de la catepsina D bovina y 

de  las  langostas queladas cuando es  incubada a diferentes periodos de tiempo a pH 2.5, 

4.0, 5.0 y 6.0; se observa que la catepsina D bovina es relativamente más estable que las 

catepsinas D de langostas, pues ésta mantiene el 100% la actividad después de 90 min de 

incubación a pH 4.0 y pH 5.0, a pH 2.5 la enzima bovina pierde el 50% de la actividad a los 

30 minutos y el 60% a los 60 min. A pH 2.5 la catepsina D de la langosta europea mantiene 

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el 100% de  la actividad a  los 90 min, a pH 4.0, 5.0 y 6.0  la actividad se ve reducida cerca 

del 40% después de 30 minutos. Mientras que la catepsina D de la langosta americana es 

estable a pH 2.5, 4.0, 5.0 durante 90 min, pero esta enzima resultó menos estable a pH 6.0 

que  la de  la  langosta europea, pues después de 30 min a pH 6.0  se afectó  la actividad 

cerca del 50%. 

 

Figura 18. Actividad  residual de  la  catepsina D bovina  (a), de  langosta europea  (b) y  langosta americana (c) incubada a diferentes pHs.  Cada punto representa la media de tres determinaciones independientes, los asteriscos denotan los conjuntos de datos que resultaron significativamente diferentes p ≥ 0.05.  

6.2.3. Efecto de  la  temperatura sobre  los parámetros cinéticos de  la catepsina D1 de  las 

langostas queladas 

Se  midió  la  dependencia  a  la  temperatura  de  los  parámetros  cinéticos,  KM,  kcat  y  la 

constante  catalítica  kcat/KM  de  las  catepsinas  D  de  langostas  usando  un  sustrato 

fluorogénico, todas las mediciones fueron realizadas en paralelo con la catepsina D bovina 

(Tabla IV). 

 

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A 25  °C,  los valores de  la afinidad por el  sustrato  (KM)  resultaron  ser similares entre  las 

catepsinas D de langostas y la de mamífero, los valores a temperaturas más bajas (4 y 10 

°C) tendieron a aumentar para las tres enzimas evaluadas, sin embargo la magnitud de las 

diferencias entre las determinaciones a 4 y 25 °C resultó ser menor para las catepsinas D 

de  las  langostas. Los bajos valores de KM registrados para  las  langostas repercutieron en 

los valores de la constante de especificidad kcat/KM que resultó ser más de 20 veces mayor 

para las enzimas de las langostas catalizando a temperaturas cercanas a las fisiológicas de 

los mamíferos (25 °C) (Figura 19). 

Figura 19. Dependencia a  la temperatura de  los parámetros cinéticos KM (a) y kcat/KM (b) de  las catepsinas D de langostas y bovina.  Los asteriscos denotan los conjuntos de datos que resultaron significativamente diferentes (p ≥ 0.05)  6.2.4. Efecto del pH en la hidrólisis de un sustrato proteico por las catepsinas D1 

Se usó  a  la  albumina de  suero bovina  (BSA)  como  sustrato para  caracterizar  in  vitro el 

efecto  del  pH  en  la  actividad  proteinolítica  de  las  catepsinas  D  bovina,  de  langosta 

americana y europea. Basados en los resultados generados por el software Digital Science 

1D  se  realizó  una  evaluación  del  número  de  péptidos  visualizados  en  PAGE  12%,  se 

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encontró  que  la  BSA  es  degradada  por  las  tres  enzimas  evaluadas,  además  se  logró 

detectar un efecto del tiempo de incubación sobre el número de péptidos generados por 

al menos 15 min (Figura 20 a).  

Se encontró  también que existe un efecto de  la concentración del  inhibidor pepstatin A 

sobre la actividad proteinolítica de las catepsinas D, la figura 20 b muestra los resultados 

de  la  langosta americana  (Figura 20 b).  Se observó que  las  tres  catepsinas D evaluadas 

hidrolizan más enlaces peptídicos de la BSA a pH 3.0. El análisis de las imágenes en base a 

los resultados generados por el software Digital Science 1D (Kodak, Rochester, NY) mostró 

que las catepsinas D de las langostas queladas generan un mayor número de péptidos que 

la  catepsina  D  bovina;  también  se  encontró  que  las  catepsinas  D  de  langostas  tienen 

actividad proteinolítica a un rango de pH mayor que la catepsina D bovina, pues cuando se 

enfrenta al BSA con las enzimas de langostas se observa la generación de péptidos a todos 

los pHs analizados (Figura 20 d y e), mientras que  la catepsina D bovina parece no tener 

actividad  a  pH  2.2  y  6.0  (Figura  20  c). No  se  observó  hidrólisis  del  BSA  en  los  carriles 

control. 

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Figura 20. Separación de  los productos de hidrólisis de  la BSA bovina por SDS‐PAGE, 50 µg de BSA fueron incubados con ~2 µg de catepsina D de langosta americana o en su ausencia (cont).  (a) las reacciones fueron detenidas a diferentes tiempos y los productos de hidrólisis fueron analizados en SDS‐PAGE. (b) Dependencia de la dosis del inhibidor pepstatin A para digerir la BSA por la catepsina D de langosta americana. (c) Dependencia del pH de la catepsina D bovina, (d) de langosta europea y (e) americana o en su ausencia (cont) para la hidrólisis de la BSA. Los productos de proteólisis fueron analizados en SDS‐PAGE 12% y son indicados por las flechas. 

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6.3. Caracterización del cDNA de las catepsinas D 

6.3.1. Detección de mRNA de catepsinas D y L en diferentes tejidos 

Para localizar los transcritos de catepsina D1, D2 y L en diferentes tejidos de las langostas 

americana y europea, se utilizó el cDNA sintetizado a partir de músculo, gónada y glándula 

digestiva como templado en un análisis de RT‐PCR.  

En  ambas  especies  se  encontró  el  transcrito  de  la  catepsina  D2  tanto  en  la  glándula 

digestiva, como en la gónada y en músculo, mientras que los transcritos de catepsina D1 y 

de  catepsina  L  se  encontraron  exclusivamente  en  la  glándula  digestiva  (Figura  21).  Se 

utilizó el gen de la proteína ribosomal L38 como control. 

Figura 21. Detección del transcrito de la (a) catepsina D1, (b) catepsina D2, (c) catepsina L y (d) L38 rRNA como control, en diferentes tejidos de H. gammarus (H. g.) y H. americanus (H. a.).  El RNA total extraído de tejido de la gónada (G), músculo (M) y glándula digestiva (MG) fue usado para sintetizar cDNA. 

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 6.3.2. El cDNA de las catepsinas D1 y D2 de las langostas queladas 

Se obtuvieron las secuencias de los cDNA de las catepsinas D1 y D2 a partir de la glándula 

digestiva de la langosta americana, mientras que para la langosta europea se obtuvo una 

secuencia parcial del transcrito de catepsina D1, ya que no se  logró obtener  la secuencia 

del extremo 5´. Las tres secuencias fueron depositadas en la base de datos del GenBank y 

tienen  los números de  acceso  EU687261  y  EU822806 para  la  catepsina D1 de  langosta 

americana  y  europea  respectivamente  y  FJ943775  para  la  catepsina D2  de  la  langosta 

americana. La secuencia de nucleótidos y la deducida de aminoácidos de las catepsinas D1 

de la langosta americana se muestra en las figura 22. 

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Figura 22. Secuencia de nucleótidos y deducida de aminoácidos del cDNA de la catepsina D1 de la langosta americana H. americanus (número de acceso en el GenBank EU687261).  El péptido señal putativo está indicado en negritas, la secuencia del amino terminal y comienzo de la proteinasa madura está subrayado con una línea discontinua. Los residuos de asparagina (N) potenciales para glicosilación están enmarcados. La señal de poliadenilación (AATAAA) está subrayada. Los residuos de ácidos aspárticos (D) del sitio catalítico están dentro de un pentágono. Las secuencias de los péptidos que coinciden con las obtenidas de las bandas de actividad por espectrometría de masa están enmarcadas. 

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La  secuencia  completa  de  la  catepsina  D1  consta  de  1292  pb.  La metionina  inicial  se 

encuentra en  la posición 40, mientras que el codón de término se  localiza en  la posición 

1195‐1197. El cDNA de  la catepsina D1  tiene un marco de  lectura abierto  (ORF) que  se 

extiende de las posiciones 40 a la 1197, codificando para 386 residuos de aminoácidos con 

una masa molecular calculada en 42.6 kDa. Tiene una región no traducida de 95 pb en el 

extremo 3´ y una cola poli‐A, que comienza 33 pb después de la secuencia AATAAA, que es 

la  señal  de  poliadenilación  para  eucariotas.  Se  identificó  al  péptido  señal  entre  los 

residuos  1  a  16,  la  secuenciación  N‐terminal  descrita  en  la  sección  6.1  indica  que  la 

proteína madura comienza en el residuo 50,  lo que nos  lleva a deducir de un péptido de 

activación putativo que va de los residuos 17 al 50. Una vez eliminado el péptido señal se 

tiene  una  proteína madura  de  336  residuos  de  aminoácidos  para  la  cual  se  calculó  un 

punto isoeléctrico teórico de 4.14 y una masa molecular de 36.4 kDa. 

6.3.3. Las secuencias deducidas de aminoácidos de las catepsinas D1 y D2 

Las  secuencias  deducidas  de  aminoácidos  de  las  catepsinas  D1  de  ambas  especies 

muestran una similitud de 98%, y al menos tres péptidos de ambas secuencias coinciden 

con los resultados obtenidos por espectrometría de masas que se muestra en la Tabla III. 

Un  análisis  con  el  programa  BLASTX  de  las  secuencias  de  DNA  traducidas  a  proteínas 

reveló que las catepsinas D1 y D2 de las langostas queladas son similares a otras aspártico 

proteinasas de otros artrópodos. La secuencia de  los aminoácidos cercanos a  la posición 

del  sitio  activo  fue  determinante  para  identificar  a  los  productos  como  una  aspártico 

proteinasa,  específicamente  como  catepsinas  D.  Los  resultados  del  análisis  en  BLASTX 

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demostraron que la catepsina D1 de las langostas queladas tiene un 50% de similitud con 

la  secuencia  deducida  de  aminoácidos  de  la  catepsina  D  de  Apis  mellifera  y  con  la 

proteinasa aspártica lisosomal de Tribolium castaneum, 48% de similitud con la proteinasa 

aspártico de Haemaphysalis  longicornis y 49%  con  la  catepsina D de Penaeus monodon 

(Figura  23),  por mencionar  algunas. De manera  relevante,  sólo  el  43%  de  la  secuencia 

deducida  de  aminoácidos  de  la  catepsina  D2  de  la  langosta  americana  es  similar  a  la 

catepsina D1 de la misma especie, sin embargo es 83% similar a la catepsina D de Penaeus 

monodon, 69% similar a la catepsina D isoforma 1 de Tribolium castaneum, y 64% similar a 

la catepsina D de Bombyx mori (Gui et al., 2006). 

 

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Figura  23.  Comparación  de  secuencias  deducida  de  aminoácidos  de  aspártico  proteinasas descritas como digestivas (marcadas con un rombo) y no digestivas.  Los alineamientos fueron hechos con el programa Clustal X. Las secuencias usadas fueron: catepsina D de Penaeus monodon (ABQ10738.1), aspártico proteinasa de Tribolium castaneum (XP_966517.1), proteína similar a catepsina D de Callosobruchus maculatus (ACO56332.1), aspártico proteinasa de Haemaphysalis longicornis (AB218595), catepsina D de Sitophilus zemais (BAH24176.1), catepsina D de Ancylostoma caninum (AAB06575.1), aspártico proteinasa de Necator americanus (CAC00542.1 and CAC00543.1), catepsinas D de Musca domestica (ppCAD 3, ABL84270; ppCAD 2, ABM69085 and ppCAD 1, ABM69086), proteinasa aspártica de Caenorhabditis elegans (AF208526), catepsinas D de Schistosoma mansoni (SmCD1 AAB63442; SmCD2 ABP48739.1), catepsinas D de Homarus americanus (CD1 ACG70181.1; CD2 ACV53024.1), catepsina D de Bombyx mori (AAP50847), proteinasa aspártica de Aedes aegypti (XP_001657556), pepsina A de Homo sapiens (AAA60061) y catepsina D de Bos taurus (NP_001159993.1). Asteriscos=residuos idénticos o conservados; dos puntos=sustituciones conservativas; puntos= sustituciones semiconservativas. La región del sitio activo está enmarcada, la región del “poly‐proline loop” está sombreada. 

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6.3.4. El efecto del ayuno en la concentración del mRNA de la catepsina D1 y catepsina L 

El análisis de  las curvas estándar del PCR en tiempo real  indicó que en cada reacción de 

PCR  se  obtuvo  un  sólo  producto,  sin  amplificaciones  no  especificas.  Para  cada  par  de 

oligonucleótidos la eficiencia del PCR fue >94% (resultados no mostrados).  

Como se observa en las Figuras 24 y 25, el ayuno no afectó a la concentración del mRNA 

de  la catepsina D y L en  la  langosta americana, mientras que  la realimentación causó un 

incremento de 2.5 veces en la concentración del mRNA de la catepsina D y de 3.3 veces en 

la concentración del mRNA de catepsina L en la glándula digestiva. 

Por el contrario, en la langosta europea se observó una respuesta diferente, el número de 

copias  de mRNA  de  catepsina  L  no  se  ve  afectado  por  el  ayuno  ni  la  realimentación, 

mientras que para  la catepsina D1 el ayuno  causó una disminución al 40% en el mRNA 

respecto  al  grupo  control  y  esta  concentración  no  muestra  variación  después  de  la 

realimentación. 

Figura 24. Cambios en la concentración del mRNA de catepsina D1 en la glándula digestiva a lo largo  de  un  periodo  de  ayuno medidos  por  PCR  en  tiempo  real  en  H.  americanus  (a)  y  H. gammarus (b).  El número de copias del mRNA de catepsina D fue normalizado con el número de copias del rRNA de L38 del grupo control (no ayunados, día 1). Se graficaron las medias de tres animales de cada grupo, las barras indican el error estándar. Las diferencias fueron determinadas por un análisis de varianza de una vía (ANOVA). Las letras diferentes indican diferencias significativas (p< 0.05). 

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Figura 25. Cambios en  la concentración del mRNA de catepsina L en  la glándula digestiva a  lo largo  de  un  periodo  de  ayuno medidos  por  PCR  en  tiempo  real  en  H.  americanus  (a)  y  H. gammarus (b).  El número de copias del mRNA de catepsina L fue normalizado con el número de copias del rRNA de L38 de el grupo control (no ayunados, día 1). Se graficaron las medias (a) y las medianas (b) de tres animales de cada grupo, las barras indican el error estándar. Las diferencias fueron determinadas por un análisis de varianza de una vía (ANOVA). Las letras diferentes indican diferencias significativas (p< 0.05). 

6.3.5. Modelo estructural de la catepsina D1 

En  la  Figura  26  se muestra  la posición de  los  enlaces disulfuro de  la  catepsina D1 que 

fueron determinados en base a la comparación de la secuencia deducida de aminoácidos 

(Krieger y Hook, 1992) y de la estructura (Metcalf y Fusek, 1993) de la catepsina D bovina 

usando  el  programa  PredictProtein.  La  comparación  de  la  posición  de  los  residuos  de 

cisteínas reveló que los tres puentes disulfuro de la catepsina D bovina corresponden en el 

arreglo de la catepsina D1. En esta figura también se resaltan algunas de las características 

estructurales  como  el  péptido  señal,  el  péptido  de  activación  y  las  regiones  que 

conforman estructuras secundarias características de las catepsinas D como el “Y75 flap” y 

el “polyproline loop”. 

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Figura 26. Representación de la predicción del arreglo de los enlaces disulfuro de la catepsina D1 de la langosta americana (renglón superior) y la comparación con la catepsina D bovina (renglón inferior).  Los residuos de aminoácidos que constituyen el péptido señal están remarcados en negritas, los residuos del péptido de activación están subrayados, los residuos que conforman el “Y75 flap” y el “polyproline loop” están sombreados. 

En la figura 27a se muestra que la catepsina D1 madura de la langosta americana tiene la 

topología  característica  de  las  aspártico  proteinasas,  una  conformación  simétrica 

bilobulada con el sitio activo localizado en el centro de una hendidura que funciona como 

sitio de unión al sustrato (Szecsi, 1992), en esta figura la superposición de la estructura de 

la catepsina D1 con  la catepsina D bovina,  indica  las diferencias más  importantes de  los 

modelos  de  ambas  estructuras  terciarias,  evidenciando  algunas  particularidades  de  la 

catepsina D1.  

Resulta  notable  que  la  catepsina  D1  tiene  dos  estructuras  tipo  “lazo”  o  “loop”  que 

teóricamente  se  cierran  sobre  la hendidura del  sitio de unión  al  sustrato, una de estas 

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estructuras es conocida como “Y75 flap” (Y75 connota a  la tirosina de  la posición 75 de  la 

pepsina porcina que corresponde al residuo tirosina 174 de la langosta) cuya secuencia de 

aminoácidos es homóloga a la de la catepsina D bovina; la segunda estructura se trata de 

otro “lazo”  localizado en  la posición análoga al “polyproline  loop” de  las catepsinas D de 

mamíferos, llamada así por que presenta tres residuos de prolina contiguos (Figura 27 b), 

aunque en  la catepsina D1 esta estructura no contiene ningún residuo de prolina (Figura 

27 c). La catepsina D1  también carece del  lazo “β‐hairpin”  (o “processing  loop”) que  se 

presenta en  la catepsina D de mamíferos. Aunque  las características estructurales de  la 

catepsina D1  podrían  tener  consecuencias  en  su  función,  tendrían  que  llevarse  a  cabo 

análisis más detallados para aseverarlo. 

Figura 27. Predicción del modelo molecular que representa la superficie de la catepsina D1 (azul) y la comparación por superposición con la catepsina D bovina (rojo).  a) La estructuras “Y75 flap” y “polyproline loop” se representan en verde, el “β‐hairpin loop” en gris, los residuos de aminoácidos del sitio activo en negro. Comparación estructural del “polyproline loop” de la catepsina D bovina (b) con el lazo homólogo de la catepsina D1 (c). Los átomos están representados en colores, carbono en azul claro, nitrógeno en azul oscuro, oxígeno en rojo. 

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6.3.6. Análisis de agrupación de secuencias por cladograma 

El análisis de la comparación de las secuencias de amino ácidos de la catepsina D1 de las 

langostas  con  otras  catepsinas  D  recuperadas  del  GenBank  reveló  un  cambio  de  los 

residuos  de  aminoácidos  en  la  posición  correspondiente  al  “polyproline  loop”  de  la 

catepsina D bovina, este cambio consistió en la sustitución de los residuos de prolina en la 

catepsina  D1  de  las  langostas  queladas.  La  ausencia  de  residuos  de  prolina  en  dicha 

estructura, además de la ausencia del “processing loop” en las secuencias de catepsinas D 

de  invertebrados  ya había  sido notada por otros autores  (Padilha et al., 2009). En este 

trabajo  confirmamos  estos  hallazgos mediante  de  la  comparación  de  12  secuencias  de 

aspártico  proteinasas  reportadas  como  digestivas,  provenientes  de  los  siguientes 

organismos:  Tribolium  castaneum  (Blanco‐Labra et  al., 1996), Callosobruchus maculatus 

(Ahn y Zhu‐Salzman, 2009), Sitophilus  zeamais  (Matsumoto et al., 2009) Haemaphysalis 

longicornis (Boldbaatar et al., 2006), Ancylostoma caninum (Harrop et al., 1996), Necator 

americanus  (Ranjit et al., 2009), Musca domestica  (Padilha et al., 2009), Caenorhabditis 

elegans  (Tcherepanova  et  al.,  2000),  Schistosoma  mansoni  (Brindley  et  al.,  2001)  y 

catepsina D1 de Homarus americanus  (Rojo et al., 2010). En nuestro análisis también se 

incluyeron secuencias de catepsinas D consideradas como lisosomales. Se confirma que la 

mayoría de las enzimas digestivas, incluyendo a la catepsina D1 de la langosta americana, 

carecen  del  “polyproline  loop”  que  es  observado  en  todas  las  demás  catepsinas  D, 

incluyendo a  la catepsina D2 de  la  langosta americana y cuyo mRNA  fue encontrado en 

tejidos no digestivos (Figura 21), lo que sugiere que la ausencia de residuos de prolinas en 

el  “polyproline  loop”  podría  contribuir  con  la  función  digestiva  a  diferencia  de  las 

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catepsinas D lisosomales que tienen al menos tres residuos de prolinas en el “polyproline 

loop” de donde deriva el nombre.  

Como  se  observa  en  el  cladograma  construido  a  partir  de  las  secuencias  deducidas  de 

aminoácidos de catepsinas D de  invertebrados,  los organismos  se dividen en dos  ramas 

principales  (soportadas  por un  valor de bootstrap de  93), una que  contiene  solamente 

catepsinas D digestivas (la rama  inferior) y otra que contiene a  las no digestivas, aunque 

en esta última  se  incluyen  algunas digestivas.  Todas  las enzimas  agrupadas en el  clado 

superior  tienen  en  su  secuencia  el  “polyproline  loop” mientras  que  las  del  clado  de  la 

parte inferior carecen de él. 

Figura 28. Cladograma realizado con secuencias de aminoácidos de catepsinas D digestivas y no digestivas de invertebrados depositadas en GenBank.  El dendograma fue generado con el algoritmo “neighbor‐joining”, la conformación de las ramas está soportada estadísticamente por un análisis “bootstrap” basado en 1000 replicas. Los rombos indican a las catepsinas D descritas como digestivas. 

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7. DISCUSIÓN 

Las proteinasas digestivas de las langostas queladas 

Aunque en investigaciones anteriores a esta se demostró que el pH del jugo gástrico de las 

langostas  queladas  es  de  naturaleza  ácida  (Baker  y  Gibson,  1977)  y  que  la  actividad 

proteinolítica presente ha sido atribuida a proteinasas de la clase cisteíno (Laycock et al., 

1989) y aspártico  (Navarrete del Toro et al., 2006), no existía  información respecto a  las 

características bioquímicas y moleculares de alguna proteinasa de  la clase aspártico para 

estas especies de langostas, hasta ahora. 

Los  resultados de  la primer parte de esta  investigación demuestran  claramente que  las 

proteinasas  de  las  clases  cisteíno  y  aspártico  predominan  en  el  jugo  gástrico  de  las 

langostas queladas pues en zimogramas revelados a pH cercano al fisiológico (pH 5.0) se 

observa una presencia exclusiva de dichas enzimas. Solamente una proteinasa de la clase 

serino  fue  detectada  en  zimogramas  a  pH  8.0.  Esta  característica  hace  a  las  langostas 

queladas distintas de otros crustáceos, un grupo en el cual generalmente se acepta que la 

digestión de  la proteína del alimento  recae  sobre  las  serino proteinasas  (Tang  y Wong, 

1987). 

Navarrete del Toro y col. (2006), reportaron que el pepstatin A es el principal inhibidor de 

la actividad proteinolítica del  jugo gástrico de  la  langosta europea; mientras que en este 

trabajo encontramos que si bien el pepstatin A inhibe de manera importante a la actividad 

proteinolítica  (más del 30%), el E‐64  inhibe en mayor medida, pues más del 95% de  la 

actividad proteinolítica total se redujo en su presencia, por su parte el  inhibidor  familia‐

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específico de la catepsina L inhibe también cerca del 95% de la actividad (Figura 8), por lo 

que  se  confirma  que  la  actividad  proteinasa  encontrada  en  el  jugo  gástrico  de  las 

langostas  es  atribuida  a  enzimas  tipo  catepsina  L.  Otros  autores  han  reportado  la 

presencia de  cisteíno proteinasas  en órganos digestivos de  langostas queladas  como  la 

glándula digestiva y el “estómago”  (Le Boulay et al., 1995)  , por ejemplo, Laycock y col. 

(1991)  describieron  el  cDNA  que  codifica  para  3  cisteíno  proteinasas  en  la  glándula 

digestiva de la langosta H. americanus que podrían participar en la digestión del alimento. 

De acuerdo a  lo anterior y a nuestros resultados,  las proteinasas que constituyen el  jugo 

gástrico de las langostas queladas son del tipo catepsinas, relacionadas con las proteinasas 

cisteíno  y  aspártico  con  actividad  a pH  ácido que  se encuentra en  los  lisosomas de  los 

vertebrados y que participan  la digestión de proteína  intracelular  (Barrett, 1979; Turk et 

al.,  2000).  También  se  han  encontrado  proteinasas  del  tipo  aspártico  y  cisteíno  en 

invertebrados  (nematodos  y  platelmintos  parásitos)  en  los  cuales,  además  de  ser 

lisosomales,  han  sido  descritas  como  responsables  de  la  digestión  extracelular  en  el 

sistema digestivo  (Tort et al., 1999; Tcherepanova et al., 2000; Brinkworth et al., 2001; 

Williamson et al., 2002) en donde participan en una cascada digestiva para degradar a  la 

hemoglobina  de  la  sangre  de  sus  hospederos  (Williamson  et  al.,  2004;  Delcroix  et  al., 

2006; Morales et al., 2008).  

Por  otro  lado,  el  hecho  de  que  los mRNAs  de  la  catepsina  D1  y  de  la  catepsina  L  se 

expresan exclusivamente en la glándula digestiva de las langostas queladas y la presencia 

de  la  enzima madura  de  catepsina  D1  en  el  jugo  gástrico,  indica  que  esta  enzima  se 

secreta en dicha  glándula hacia el  lumen de  los  túbulos, después pasa hacia  la  cámara 

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gástrica y finalmente forma parte del  jugo gástrico. Debido a que el pH del  jugo gástrico 

de  las  langostas  queladas  es  cercano  al  pH  óptimo  en  que  trabaja  la  catepsina  D1, 

sugerimos  que  esta  enzima  participa  en  la  digestión  extracelular  de  las  proteínas  del 

alimento.  

La presencia de enzimas tipo catepsina ha sido reportada en varias especies de crustáceos 

(Le Boulay et  al., 1995; Aoki et  al., 2004; Hu  y  Leung, 2007) en  los que  se  incluye  a  la 

langosta americana (Laycock et al., 1989), sin embargo, dichos reportes hacen referencia a 

catepsinas de  la  clase  cisteíno. El presente es el primer  reporte de una  catepsina de  la 

clase  aspártico  participante  de  la  digestión  extracelular  en  los  crustáceos.  La  aspártico 

proteinasa  caracterizada  aquí,  junto  con  las  cisteíno  proteinasas  previamente 

caracterizadas  por  Laycock  y  col.  (1991)  pueden  constituir  a  las  proteinasas  ácidas 

originalmente descritas por Baker y Gibson (1977) como  las responsables de  la digestión 

de las proteínas del alimento en las langosta americana y europea.  

Entre  las especies de crustáceos en  las que se ha descrito  la participación de proteinasas 

de  la clase cisteíno. además de  las  langostas queladas (Laycock et al., 1989; Le Boulay et 

al., 1995), están el camarón del norte (Aoki et al., 2003b), el camarón blanco (Le Boulay et 

al.,  1996),  el  langostino  chino  (Hu  y  Leung,  2007)  y  camarones  carídeos  (Teschke  y 

Saborowski, 2005). Aunque el mecanismo de secreción todavía no se conoce a detalle, ya 

que  se  trata  de  un  mecanismo  complejo  que  podría  involucrar  la  participación  de 

múltiples enzimas. Por otro lado, todavía se requiere una explicación de la forma en la que 

una enzima intracelular se modificó y adquirió una función en la digestión extracelular. 

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Un  acercamiento  certero  en  la  tarea  de  elucidar  el  mecanismo  de  secreción  de 

proteinasas  cisteíno  digestivas  es  el modelo  de  secreción  de  proteinasas  digestivas  del 

camarón  propuesto  por  Hu  y  Leung  (2007),  dicho modelo  también  podría  aplicarse  a 

aspártico  proteinasas  participantes  en  la  digestión;  los  autores  demostraron,  usando 

sondas de RNA y de proteínas,  la presencia de pequeñas vesículas de  catepsina L en el 

lumen  de  la  glándula  digestiva  y  sugieren  que  las  presencia  de  la  enzima  en  el  tracto 

digestivo puede ser resultado de una secreción apócrina junto con holócrina. Los autores 

concluyeron que la catepsina L lleva a cabo la digestión de la proteína del alimento de una 

manera  intra  y  extracelular.  Dado  que  la  glándula  digestiva  tiene  una  diferenciación 

celular clara, los autores antes mencionados sugieren que la transcripción de las enzimas 

se lleva a cabo en un tipo específico de células (las células F) y que son secretadas por otro 

tipo de  células diferenciadas,  las  células B que maduran  a partir de  las  células  F  (Hu  y 

Leung, 2007). 

De manera general se ha observado que, los animales que sintetizan aspártico proteinasas 

que participan en la digestión del alimento, sintetizan también cisteíno proteinasas, lo que 

sugiere una digestión tipo cascada en  la que  intervienen estas dos clases de proteinasas 

(Boldbaatar  et  al.,  2006; Delcroix  et  al.,  2006).  La  presencia  de  proteinasas  aspártico  y 

cisteíno  en  el  jugo  gástrico  de  las  langostas  queladas  podría  indicar  una  digestión  del 

alimento  tipo  cascada,  sin  embargo  el  papel  específico  que  juega  cada  una  de  estas 

enzimas en  la digestión de  las proteínas del alimento en  las  langostas queladas está aún 

por  ser  establecido,  así  como  el  sitio  de  síntesis  y  traducción  de  estas  enzimas.  Es 

necesario  realizar más estudios para validar o  invalidar este planteamiento, hasta ahora 

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solo  podemos  aseverar  que,  los  resultados  obtenidos  demuestran  que  los mRNA  que 

codifican catepsina D1 y catepsina L son transcritos en  la glándula digestiva y  la proteína 

madura es una de las enzimas activas a pH ácido que son secretadas hacia el lumen y que 

después se encuentran en el jugo gástrico para participar en la digestión del alimento. 

Las características bioquímicas de la catepsina D1 de las langostas queladas 

Esta  sección  está  enfocada  en  la  discusión  de  los  resultados  obtenidos  acerca  de  la 

identificación, el aislamiento, y la caracterización de una proteinasa aspártica relacionada 

con  la  digestión  del  alimento  en  las  langostas  queladas,  que  en  esta  investigación  fue 

designada con el nombre de catepsina D1 (CD1).  

Recapitulando  la sección anterior, en  las  langostas queladas,  la proteinasa aspártica aquí 

descrita  (catepsina  D1),  junto  con  las  proteinasas  de  la  clase  cisteíno  previamente 

descritas  por  Laycock  y  col.  (1989),  son  las  principales,  y  posiblemente  las  únicas, 

participantes  en  la  digestión  de  la  proteína  del  alimento,  pues  parecen  ser  el 

constituyente exclusivo de la actividad proteinolítica encontrada en el jugo gástrico de las 

langostas queladas  (Figuras 9 y 10), dichas clases de proteinasas podrían estar actuando 

en  una  cascada  proteolítica  de manera  parecida  a  la  descrita  en  otros  invertebrados 

(Williamson et al., 2004; Delcroix et al., 2006). 

Como  se  mencionó  anteriormente,  las  proteinasas  aspárticas  que  participan  en  los 

sistemas  digestivos  de  manera  extracelular  han  sido  previamente  descritas  en  varios 

organismos  eucariotas  cuyo  común  denominador  es  la  hematofagia,  entre  los  que  se 

incluyen a  los protozoarios  (Goldberg et al., 1991), nematodos  (Williamson et al., 2003), 

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platelmintos (Brindley et al., 2001) y artrópodos (Sojka et al., 2008), sin embargo también 

se han descrito algunas aspártico proteinasas participando en  la digestión en un  limitado 

número  de  artrópodos  (Matsumoto  et  al.,  2009;  Padilha  et  al.,  2009)  incluyendo 

crustáceos (Navarrete del Toro et al., 2006; Rojo et al., 2010); sin embargo, esta clase de 

proteinasas  solo ha  sido encontrada en  langostas queladas, a pesar de que existe vasta 

información  acerca  del  sistema  digestivo  de  los  crustáceos,  y  hasta  la  fecha  las 

propiedades  catalíticas  y  la  función  biológica  de  las  proteinasas  aspárticas  de  los 

crustáceos no había sido investigada. 

Por  otro  lado,  en  una  comparación  de  los  resultados  del  presente  trabajo  con  los 

reportados  por  Celis‐Guerrero  (2004)  para  la  langosta  roja,  se  observan  diferencias 

importantes, a pesar de que  la  langosta roja es considerada como equivalente ecológico 

de las langostas queladas pues cubren el mismo nicho ecológico ya que su ciclo de vida y 

hábitos  son  similares,  pues  entre  otras  cosas,  ambos  grupos  de  langostas  han  sido 

descritas  como  carnívoros  y  oportunistas  en  sus  hábitos  alimenticios  (2004).  Las 

principales  diferencias  residen  en:  primero,  en  los  zimogramas  se  observa  que  las 

langostas rojas presentan casi el doble de bandas de actividad que las langostas queladas, 

lo que resulta más evidente a pH alcalino (Figura 10); segundo, a pesar de que una de las 

proteinasas de actividad de la langosta roja resulta inhibida por pepstatin‐A (de ~28 kDa), 

el E‐64 no afecta a ninguna de las proteinasas; y tercero, a diferencia de lo observado en 

las langostas queladas, en la langosta roja la mayoría de las bandas de actividad resultaron 

inhibidas por el pefabloc  indicando  ser  serino proteinasas. Estas diferencias podrían  ser 

explicadas  desde  puntos  de  vista  taxonómico  y  ecológico,  pues  las  langostas  rojas  y 

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queladas pertenecen a subórdenes diferentes (Achelata y Astacidea, respectivamente), y a 

pesar de que  llenan el mismo nicho ecológico éstas especies viven a diferentes altitudes 

(Celis‐Guerrero et al., 2004;  Johnston et al., 2004), donde  la  temperatura del agua es  la 

diferencia más  conspicua. Un  estudio  de  las  características  bioquímicas  de  la  aspártico 

proteinasa encontrada en la langosta roja podría resultar útil para abundar en este tema. 

La catepsina D1 es estructuralmente distinta a otras catepsinas D. La determinación de la 

masa molecular  por  la  técnica  SDS‐PAGE mostró  que  la masa  de  la  catepsina D1  de  la 

langosta  americana  es  similar  a  la  de  otras  proteinasas  aspárticas  de  mamíferos  e 

invertebrados (masa molecular de cerca de 40 kDa) (Thornton et al., 1994), pero muestra 

algunas diferencias, por ejemplo, en vertebrados,  la catepsina D activa es una molécula 

dipeptídica  (Yonezawa et al., 1988) en donde  la  forma madura está compuesta por una 

cadena  pesada  (31  kDa)  y  una  ligera  (14  kDa)  que  son  distinguibles  en  una  SDS‐PAGE 

(Fusek et al., 1992), se presume que estos dímeros se encuentran unidos por un enlace 

disulfuro  (Partanen  et  al.,  2003).  Aunque  a  primera  vista  el  patrón  de migración  de  la 

catepsina D1 de  la  langosta americana parece confuso, pues se observan dos bandas de 

proteína, lo que hace parecer que el aislamiento no se llevó a cabo hasta homogeneidad; 

en un análisis más profundo se observó que, en PAGE semi‐nativa esta enzima tiene una 

masa molecular aparente de ~34 kDa y muestra actividad proteinolítica (Figura 15a, carril 

1 y 1*), y bajo condiciones reductoras (SDS+calor y SDS+DTT+calor) esta banda modifica su 

migración a una masa molecular aparente de ~48 kDa y pierde su actividad proteinolítica 

probablemente  debido  al  rompimiento  de  los  enlaces  disulfuro  causando  así  una 

modificación de la molécula que provoca que los sitios activos estén demasiado separados 

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para que  las enzimas sean funcionales (Figura 15a, carriles 3, 5, 3* y 5*). Si en una SDS‐

PAGE  el  buffer  de  carga  tiene  una mayor  concentración  de  SDS  se  observan  las  dos 

conformaciones de esta enzima, en su forma nativa y en su forma desnaturalizada. Estos 

resultados  nos  llevaron  a  la  conclusión  de  que,  a  diferencia  de  las  catepsinas  D  de 

vertebrados,  la  catepsina  D1  digestiva  de  la  langosta  americana  es  una  enzima 

monomérica  sin  cadenas  pesada  y  ligera,  abundaremos más  sobre  esto  en  la  segunda 

parte de esta  sección.  Las  catepsinas D monoméricas parecen  ser  características de  los 

invertebrados (Cho y Raikhel, 1992; Harrop et al., 1996; Boldbaatar et al., 2006). 

El  plegamiento,  y  por  ende  la  función  de  una  proteína  es  el  resultado  de  un  delicado 

balance entre las interacciones internas de la proteína y su ambiente. Cuando el ambiente 

es  caotrópico  (por  presencia  de  calor,  presión,  ácido,  álcali  o  agentes  caotrópicos),  la 

proteína cambia su conformación y la actividad se ve afectada (Schiffer y Dötsch, 1996). La 

urea ocasiona la pérdida de la estructura nativa de las proteínas debido a una intrusión en 

la  estructura  terciaria  y  consecuente  competencia  con  los  puentes  de  hidrógeno 

intramoleculares (Rossky, 2008). En una electroforesis en presencia de urea, las proteínas 

migran de acuerdo a  su  carga neta  intrínseca, a pesar del hecho de que  se encuentran 

desnaturalizadas  bajo  esa  condición  (Beynon  y  Bond,  2001).  De  esta  manera, 

esperábamos  que  la  catepsina D1  de  la  langosta  americana mostrara  diferencias  en  el 

patrón de migración cuando es expuesta a altas concentraciones de urea, en la figura 15c 

se observa que el desdoblamiento de la proteína ocurre de manera gradual dependiendo 

de  la  concentración  de  urea,  ya  que  aparentemente  la  catepsina  D1  migra  más 

rápidamente en urea 2 M que en urea 4 y 8 M. A diferencia de  la catepsina D bovina,  la 

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catepsina D1 de  la  langosta americana pierde rápidamente su actividad en presencia de 

urea pues en un zimograma con urea 2 M no se revelan bandas de actividad; mientras que 

la catepsina D bovina, aunque disminuida, mantiene actividad proteinolítica en urea 2 y 4 

M. Un  alto  grado  de  desnaturalización  en  presencia  de  urea  se  ha  relacionado  con  la 

susceptibilidad a  la pérdida de conformación en  la estructura secundaria de enzimas de 

microorganismos de ambientes fríos (Feller et al., 1994), para las cuales se acepta que han 

sufrido cambios que  les permiten catalizar  la proteinolisis a bajas temperaturas  (Feller y 

Gerday, 2003). Este tema se tratará más detalladamente en los siguientes párrafos. 

Una proteinasa aspártica típica muestra un pH óptimo ácido (Davies, 1990; Simões y Faro, 

2004), de acuerdo a esto, las catepsinas D de las langostas queladas podrían ser descritas 

como proteinasas aspárticas típicas ya que aparentemente hidrolizan el sustrato sintético 

a  pH  4.0  (Figura  16)  y  el  proteico  (BSA) más  eficientemente  a  pH  3.0  (Figura  20),  este 

resultado demuestra claramente que la actividad de las catepsinas D cambia si el sustrato 

varía,  ilustrando  la  dependencia  del  pH  de  la  catepsina  D  de  acuerdo  al  sustrato.  Es 

probable que esta enzima sea  la responsable de  la alta actividad proteolítica a pH ácido 

del  jugo gástrico de  la  langosta europea descrita originalmente por Navarrete del Toro y 

col. (2006). Adicionalmente, en este estudio se demostró que, comparado con la catepsina 

D bovina,  las  catepsinas D de  las  langostas queladas  tienen actividad máxima en  rango 

más amplio de pHs, cuyas máximas actividades se extienden desde pH 3.5 a 5.0 para  la 

langosta europea y de 3.5 a 4.0 para la langosta americana (Figura 16). 

De la misma manera, se observó que la hidrólisis de BSA por las catepsinas D de langostas 

se lleva a cabo a todos los pHs evaluados y además generan más péptidos que la enzima 

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bovina como lo indican las flechas de la figura 20 (c‐e), lo que hace a las catepsinas D de 

langostas enzimas más  versátiles,  sugiriendo una menor especificidad de estas enzimas 

que  podría  favorecer  la  digestión  del  alimento,  aunque  esta  explicación  parecería  ser 

satisfactoria  aún  permanece  por  ser  comprobada  experimentalmente.  Se  ha  reportado 

una  menor  especificidad  en  los  sitios  de  hidrólisis  en  otras  proteinasas  lisosomales 

descritas como digestivas en invertebrados incluyendo a crustáceos (Brindley et al., 2001; 

Williamson  et  al.,  2002;  Aoki  et  al.,  2004;  Ranjit  et  al.,  2009),  por  lo  que,  es  tentador 

sugerir que esto podría tratarse de una adaptación fisiológica relacionada con la digestión 

gástrica, como se ha observado en invertebrados hematófagos. 

Los resultados descritos en los párrafos anteriores se complementan con los resultados de 

termoestabilidad  de  las  enzimas  evaluadas.  La  estabilidad  a  la  temperatura  de  las  tres 

catepsinas  D  estudiadas  aquí  se  resume  en  la  Figura  17.  Las  determinaciones  de 

termoestabilidad  indican que en  las catepsinas D de  las  langostas queladas,  la actividad 

proteinolítica se ve afectada a temperaturas moderadas (50 °C). A mayores temperaturas 

(60 °C)  las enzimas de  las  langostas se desnaturalizan rápidamente y como consecuencia 

pierden la actividad en pocos minutos.  

En  una  revisión  acerca  de  las  características  de  las  enzimas  con  adaptaciones  para 

catalizar  a  bajas  temperaturas  de  Gerday  y  col.  (2000),  se  describieron  tres  criterios 

importantes  para  tipificar  de  manera  general  a  dichas  enzimas,  uno  de  ellos  está 

relacionado con la alta flexibilidad de estas moléculas, lo que en teoría permite una mayor 

complementariedad  con  el  sustrato  a  un menor  costo  energético,  lo  que  le  confiere  a 

estas enzimas una alta actividad específica; pero una alta  flexibilidad está generalmente 

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acompañada  de  una  baja  estabilidad  en  la  estructura  de  estas  proteínas,  los  autores 

sostienen que, debido a que todas  las enzimas de  los organismos con adaptaciones para 

vivir  en  ambientes  fríos  descritas  hasta  ese momento muestran  una  termo  estabilidad 

considerablemente menor que  las contrapartes homeotermas, esta característica puede 

estar relacionada con una estabilidad estructural limitada, aunque en general existe poca 

evidencia experimental. Nuestros resultados apuntan hacia esta explicación. 

Todavía no se ha demostrado que exista una relación directa entre estabilidad, flexibilidad 

molecular y afinidad por el sustrato pero es muy  factible que estas características estén 

relacionadas,  además  de  la  estabilidad,  en  el  presente  trabajo,  también  se  estudiaron 

algunas  de  las  características  catalíticas  de  la  catepsina  D1  digestiva  de  las  langostas 

queladas. Ya que, hasta ahora,  la mayoría de  los reportes de  las enzimas de organismos 

adaptados  al  frío muestran modificaciones  estructurales  que  podrían  permitir  que  las 

reacciones catalíticas se  lleven a cabo a bajas temperaturas (Feller y Gerday, 1997). Aquí 

determinamos los parámetros cinéticos en experimentos realizados a bajas temperaturas 

para  las  catepsinas  D  de  las  langostas  queladas  y  de manera  comparativa  hicimos  el 

análisis  en  paralelo  con  la  catepsina  D  bovina,  que  es  considerada  el  homólogo 

endotermo.  Encontramos  que  a  25  °C  la  afinidad  por  el  sustrato  fluorogénico  de  las 

proteinasas  de  las  langostas  es  similar  al  determinado  para  la  catepsina D  bovina.  Sin 

embargo, a menores temperaturas se observaron diferencias notables entre  las enzimas 

de  las  langostas  y  la  bovina,  pues  los  valores  de  KM  a  bajas  temperaturas  son 

significativamente  menores  para  las  langostas,  indicando  que  las  catepsinas  D  de 

langostas  tienen una mayor afinidad por el  sustrato a bajas  temperaturas  respecto a  la 

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catepsina D  bovina  (Figura  19  a).  Se  sabe  que  el  valor  de  la  KM  es  dependiente  de  la 

temperatura y se han descrito 5 tipos de correlaciones entre estas dos variables (Simpson 

y Haard, 1987), respecto a esta clasificación,  las  langostas muestran una respuesta en el 

valor de KM  tipo 2, en  la  cual el  valor permanece  relativamente  constante  a diferentes 

temperaturas, esta  tendencia  coincide  con  lo observado en enzimas digestivas de otras 

especies de organismos acuáticos que habitan aguas  frías  (Hofer et al., 1975). Nuestros 

resultados muestran que, a diferencia de la catepsina D bovina, la afinidad por el sustrato 

fluorogénico de  las catepsinas D de  las  langostas es  independiente de  la temperatura,  lo 

que  podría  sugerir  que  están  enzimas  están  modificadas  para  digerir  el  alimento  de 

manera eficiente en las condiciones ambientales en que se encuentran, en donde la baja 

temperatura  podría  ser  un  factor  poco  favorecedor  para  la  digestión  extracelular,  este 

tipo de modificaciones son consideradas adaptaciones enzimáticas y se han observado en 

los  organismos  ectotermos  que  viven  a  bajas  temperaturas,  en  los  cuales  dichas 

modificaciones les han conferido la facultad de contrarrestar las condiciones ambientales 

(Feller y Gerday, 2003; Mukhin et al., 2007). 

El valor de  la KM es un buen  indicador de  la afinidad de una enzima por un sustrato en 

particular,  pero  el  valor  de  la  eficiencia  catalítica  (kcat  /KM)  es  considerado  un mejor 

indicador  cuando  se  tratan  de  explicar  los  posibles  cambios  a  nivel  catalítico  de  las 

enzimas digestivas, pues se considera  la tasa de reacción cuando se  intenta explicar a  la 

función catalítica con respecto a la actividad a cierta temperatura (Feller y Gerday, 1997), 

por  lo que un  incremento en  la relación kcat /KM podría constituir una estrategia útil para 

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evaluar a  las enzimas y su actividad a bajas temperaturas como posible consecuencia de 

una adaptación al frío (Zecchinon et al., 2001).  

Las  posibles  adaptaciones  fisiológicas  y  bioquímicas  de  los  organismos  distribuidos  en 

ambientes de bajas  temperaturas podrían  ser muy  complejas y por  lo  tanto difíciles de 

elucidar, pero se sabe que  las enzimas de dichas especies muestran una alta actividad y 

eficiencia catalítica (kcat/KM) a bajas temperaturas comparada con enzimas homólogas de 

especies  de  ambientes  templados  (Gerday  et  al.,  2000;  Carginale  et  al.,  2004),  esta 

propiedad  les  permite  llevar  a  cabo  las  funciones  fisiológicas  de manera  eficiente;  por 

ejemplo,  en  la  tripsina  de  peces  y  la  catepsina  L  de  camarones  que  viven  a  bajas 

temperaturas se ha observado un incremento en la flexibilidad y con ello la afinidad por el 

sustrato (Leiros et al., 2000; Aoki et al., 2004).  

Generalmente,  las  enzimas  de  organismos  ectotermos  adaptados  al  frío muestran  una 

mayor  eficiencia  catalítica  que  sus  homólogos  endotermos  dentro  de  un  rango  de 

temperatura de los 0 a los 30 °C (Feller et al., 1996), bajo esta premisa, las catepsinas D de 

las  langostas  podrían  ser  consideradas  enzimas  con  modificaciones  que  les  permiten 

catalizar  a  bajas  temperaturas,  pues  tienen  valores  de  kcat/KM mayores  que  los  de  la 

catepsina  D  bovina  en  un  rango  de  temperatura  de  4  a  25  °C  (Figura  19  b). 

Adicionalmente,  se  observó  que  el  valor  de  la  eficiencia  catalítica  (kcat  /KM)  de  las 

catepsinas D de langostas a temperaturas cercanas a las fisiológicas de estas especies (4 y 

10  °C) son notablemente mayores que el valor correspondiente a  la enzima pancreática 

bovina trabajando a mayor temperatura (25 °C). Para que una enzima pueda ser activa a 

bajas temperaturas, tendría que incrementar la capacidad de unirse al sustrato y catalizar 

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la reacción a dichas temperaturas, y a las enzimas de organismos adaptados al frío se les 

ha  atribuido  esta  capacidad,  que  ha  sido  explicada  a  través  de  una  supuesta  mayor 

flexibilidad  en  las  estructuras  de  dichas  enzimas,  que  podría  presentarse  en  los  sitios 

activos  o  en  toda  la  proteína,  lo  que  les  permite  tener  cambios  conformacionales 

favorecedores  de  altas  tasas  de  reacción  (Somero,  1975;  Feller  et  al.,  1994;  Feller  y 

Gerday, 1997; Feller y Gerday, 2003). Los análisis de la secuencia deducida de aminoácidos 

de  la catepsina D1 que serán descritos en  la siguiente sección apuntan a una explicación 

de ésta naturaleza, aunque como se mencionó antes, para  las catepsinas D de  langostas 

esta  conexión  todavía  deber  ser  comprobada  a  través  de  estudios  experimentales 

(Lonhienne et al., 2000). 

Por  otro  lado,  algunos  autores  afirman  que  las  enzimas  digestivas  de  los  organismos 

adaptados a bajas temperaturas son sujetos de selección pues tendrían que llevar a cabo 

el proceso de digestión a una tasa similar que sus homólogos endotermos (D'Amico et al., 

2002; Feller y Gerday, 2003), este escenario ha sido descrito para enzimas digestivas de 

otros crustáceos (Gudmundsdóttir, 2005)  incluyendo a  la  langosta americana, especie en 

que han  sido estudiadas  las enzimas digestivas de  la clase cisteíno y  se describieron  las 

propiedades  bioquímicas  que  han  dado  evidencias  de  que  éstas  enzimas  están  tienen 

modificaciones  que  les  permiten  trabajar  a  bajas  temperaturas,  pues  los  autores 

encontraron que de los 10 a los 60 °C parece no haber un efecto de la temperatura en la 

eficiencia catalítica (kcat/KM) de las cisteíno proteinasas digestivas de la langosta americana 

(Laycock et al., 1989). A partir de estos y de nuestros resultados, es posible proponer que 

el frío puede ser una  importante presión de selección que ha ocasionado  la poco común 

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dominancia  de  cisteíno  y  aspártico  proteinasas  sobre  las  serino  proteinasas  en  estas 

especies.  

Las  catepsinas D  de  las  langostas  queladas mostraron  una mayor  eficiencia  catalítica  y 

capacidad de catalizar a bajas  temperaturas comparada con  la catepsina D bovina, este 

efecto  fue  planteado  en  la  hipótesis  de  este  trabajo;  los  resultados  obtenidos  resultan 

interesantes, pues  la catepsina D1 de  las  langostas queladas son candidatos potenciales 

para uso en  la  industria, ya que  las enzimas de organismos adaptados a ambientes  fríos 

tienen generalmente una mayor demanda para usos en procesos enzimáticos que  las de 

sus homólogos endotermos (Gudmundsdóttir y Pálsdóttir, 2005). 

Las características moleculares de la catepsina D1 de las langostas queladas 

Una de  las peculiaridades de  las  langostas queladas es que viven en ambientes marinos 

donde la temperatura varía ente los 0 y 25 °C (Cobb y Phillips, 1980; Crossin et al., 1998). 

Como ectotermos, su temperatura corporal presenta variaciones que oscilan cerca de 1 °C 

con la temperatura del ambiente en donde se distribuyen (Somero, 1969), lo que implica 

que  sus  funciones  fisiológicas  se  llevan  a  cabo  a  bajas  temperaturas,  sin  excluir  a  las 

enzimas digestivas  (Smalås et al., 1994; Carginale et al., 2004). Así,  los organismos que 

viven en estas condiciones ambientales presentan adaptaciones enzimáticas variadas, por 

ejemplo, 1)  incrementos en  la concentración de  las enzimas presentes en el sistema, 2) 

modificaciones  el  tipo  de  enzimas  presentes  y  3)  modificaciones  en  las  enzimas 

preexistentes (Somero, 1975; Hochachka y Somero, 1984). De este mode, se han descrito 

cambios  en  la  estabilidad  y  la  flexibilidad  de  las moléculas  que  permiten mantener  las 

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funciones metabólicas a bajas  temperaturas  (Feller y Gerday, 2003). El hecho de que, a 

diferencia  de  la  mayoría  de  los  crustáceos,  en  el  sistema  digestivo  de  las  langostas 

queladas  se  encuentren  proteinasas  de  la  clase  cisteíno  y  aspártico, mismas  que  son 

presentan una alta eficiencia catalítica a bajas  temperaturas así como baja estabilidad a 

temperaturas moderadas (50 y 60 °C) y en presencia de agentes caotrópicos como la urea, 

indican  que  la  catepsina D1  (como  se  discutió  en  la  sección  anterior)  de  las  langostas 

queladas  presentan  adaptaciones  que  le  confieren  al  organismo  algún  tipo  de  ventaja 

selectiva. 

Sin  embargo,  la  capacidad  de  catalizar  a  bajas  temperaturas  por  medio  de  una 

modificación enzimática, debería ser el resultado de alteraciones en  la estructura de  las 

enzimas, y ya que la estructura primaria determina la distribución de posibles estructuras 

secundarias  y  terciarias,  es  importante  conocer  la  secuencia  de  los  aminoácidos  que 

constituyen  a  dichas  enzimas,  a  partir  de  la  cual  se  pueden  hacer  inferencias  sobre 

estructuras a otros niveles e incluso sobre aspectos evolutivos y funcionales por medio de 

comparación con estructuras conocidas. 

En  este  trabajo  se  ha  demostrado  que  existen,  al menos  dos  transcritos  diferentes  de 

catepsinas D en  las  langostas queladas, el transcrito de  la catepsina D2 está presente en 

todos  los  tejidos  examinados,  lo  que  sugiere  una  actividad  como  enzima  lisosomal 

homóloga a la de mamíferos; mientras que el transcrito de la catepsina D1 está restringido 

a  la glándula digestiva, por  lo que  los genes que codifican estas enzimas (catepsina D1 y 

catepsina D2) son entonces parálogos,   y por definición  los genes parálogos  resultan de 

una duplicación genética (Koonin, 2005). Se reconoce a la duplicación genética como uno 

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de  los principales eventos de evolución genómica, y  se acepta que este proceso puede 

resultar  en  innovaciones  funcionales,  generalmente  a  través  de  la  apropiación  de 

características  secundarias  pre‐existentes  (Conant  y  Wolfe,  2008).  La  paralogía  de 

proteinasas  aspárticas  es  un  fenómeno  que  ha  sido  descrito  en  diferentes  grupos  de 

organismos, principalmente en mamíferos (Huang et al., 1979; Holm et al., 1984; Muto y 

Tani,  1985;  Kageyama, 2000), pero  también en peces  (Borrelli  et  al., 2006; Brier et  al., 

2007; Klomklao et al., 2007) e invertebrados (Mello et al., 2009; Padilha et al., 2009), por 

lo  que  no  sería  desatinado  deducir  que  un  proceso  de  duplicación  genética,  fijación  y 

optimización dio  lugar a  la aparición de una aspártico proteinasa en el sistema digestivo 

de  las  langostas  queladas.  Ya  que  la  catepsina D1 muestra  características  estructurales 

únicas  (como  será  descrito  posteriormente)  que  parecen  favorecer  la  catálisis  a  bajas 

temperaturas  y que no existen evidencias de  la existencia de enzimas homologas en el 

sistema digestivo de otros crustáceos, se sugiere que en el sistema digestivo extracelular 

de  las  langostas  europea  y  americana  pudieron  haberse  incorporado  proteinasas 

lisosomales vía duplicación genética, que subsecuentemente han sufrido mutaciones y se 

han fijado en la población debido a una presión de selección. Así, esta nueva característica 

genómica le ha permitido a las langostas queladas una digestión de alimento más eficiente 

en las condiciones ambientales en las que se distribuyen estas especies.  

Los resultados encontrados aquí demuestran que, de  la misma manera que  las aspártico 

proteinasas  lisosomales  de  mamíferos,  la  catepsina  D1  de  las  langostas  queladas  es 

sintetizada como zimógeno, con un péptido señal de la mitad del tamaño (17 residuos de 

aminoácidos)  que  la  catepsina  D  de mamíferos  (con  ~40  residuos),  pero  es  similar  en 

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tamaño  a  las  aspártico  proteinasas  digestivas  encontradas  en  otros  artrópodos,  20‐23 

residuos  de  aminoácidos  (Boldbaatar  et  al.,  2006).  Estos  zimógenos  deben  sufrir  un 

proceso  de  activación  para  producir  una  enzima  activa,  se  sabe  que  el  proceso  de 

activación de la catepsina D de mamíferos ocurre auto‐catalíticamente al contacto con el 

pH  ácido  de  los  lisosomas  o  por  acción  de  otra  enzima  lisosomal  como  la  catepsina  L 

(Kageyama, 2002). El mecanismo de activación de las proteinasas aspárticas presentes en 

el  jugo  gástrico  de  las  langostas  queladas  es  aún  desconocido,  pero  dado  que  el  jugo 

gástrico de estas  langostas es ácido, pH 4.7, y  también contiene cisteíno proteinasas,  la 

activación  de  las  aspártico  proteinasas  puede  ocurrir  de  manera  autocatalítica  y/o 

asistida,  de manera  similar  a  la  procatepsina D  lisosomal  de mamíferos  (Tang  y Wong, 

1987). 

Estructuralmente, la catepsina D1 de las langostas americana y europea es similar a otras 

proteinasas aspárticas de  la  familia de  las  catepsinas D, excepto por  tres  características 

importantes: 

•  Primero,  las  catepsinas  D  de  mamíferos  tienen  dos  sitios  de  glicosilación 

correspondientes a  los residuos de Asn 67 y 182 de  la catepsina D porcina (Nakao et al., 

1984;  Faust et al., 1985).  Los oligosacáridos asociados a  la  catepsina D presentan en  la 

parte terminal un marcador de manosa‐6‐fosfato (M6P) y es el sitio de reconocimiento de 

dos  receptores  que  transportan  a  la  procatepsina D  a  los  lisosomas  (Fusek  y  Větvička, 

2005).  De  acuerdo  con  el  modelo  estructural  de  la  procatepsina  D1  de  la  langosta 

americana, la molécula tiene dos sitios potenciales de glicosilación en las posiciones Asn‐

130 y Asn‐226, que son homólogos a  las posiciones Asn‐70 y Asn‐199 de  la catepsina D 

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humana (Faust et al., 1985) y a las posiciones Asn‐67 y Asn‐182 de la catepsina D porcina 

(Yonezawa  et  al.,  1988).  Este  resultado  sugiere  que  las  catepsinas D1  de  las  langostas 

queladas tienen además una función intracelular, ya que podría contener las señales para 

ser transportadas a los lisosomas vía glicosilación. 

•  Segundo, en  los vertebrados,  las  catepsinas D activas  son generadas después de 

dos modificaciones postraduccionales; la primera es la remoción del pro‐péptido señal y la 

segunda  es  la  hidrólisis  de  dos  residuos  de  serina  en  la  posición  correspondiente  a  la 

estructura llamada β‐hairpin, formando de esta manera una enzima de cadena dipéptidica 

(Yonezawa et al., 1988). La catepsina D1 de  las  langostas queladas tiene  la secuencia del 

pro‐péptido  señal, pero no  tiene  la  secuencia  correspondiente  al  lazo  β‐hairpin,  siendo 

una molécula monomérica, lo que parece ser una característica común de las catepsinas D 

de  invertebrados  (Cho y Raikhel, 1992; Harrop et al., 1996; Boldbaatar et al., 2006)  (ver 

figuras 23), esto sugiere un mecanismo alternativo de procesamiento postraduccional aun 

no descrito.  

• Tercero, estudios de cristalografía de catepsinas D han hecho posible la descripción 

detallada de las estructuras que componen a las proteinasas aspárticas. Se sabe que en las 

proteinasas aspárticas dos estructuras tipo “rizo” se cierran sobre la hendidura del sitio de 

unión al sustrato, una de estas estructuras es conocida como “polyproline loop” (llamada 

así  por  que  presenta  tres  residuos  de  prolina  contiguos)  y  se  encuentra  solamente  en 

reninas y catepsinas D. La segunda estructura es conocida como “Y75 flap” (Y75 connota a 

la tirosina de la posición 75 de la pepsina porcina que corresponde al residuo tirosina 174 

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de  la  langosta),  la  cual  es  flexible  (Fusek  et  al.,  1992),  estas  dos  estructuras  están 

involucradas  en  la  unión  con  el  sustrato,  pues  la  amplitud  de  la  fisura  del  sitio  activo 

depende  de  estos  dominios,  y  se  presume  que  la  unión  del  sustrato  a  la  cavidad  está 

directamente afectada por el movimiento de estos dominios y por la conformación de los 

rizos  que  cubren  la  hendidura  (Metcalf  y  Fusek,  1993).  Aunque  la  secuencia  de  las 

catepsinas D de las langostas queladas es mas similar a catepsinas D que a otras aspártico 

proteinasas,  esta  enzima  muestra  características  únicas,  la  simulación  del  modelo 

estructural de esta enzima a partir de estructurales previamente descritas muestra que, la 

catepsina D1  tiene una  estructura  tipo  “rizo”  en  la posición homóloga del  “polyproline 

loop”  pero  carece  de  los  tres  residuos  de  prolina  característicos  de  las  catepsinas  D 

intracelulares. La ausencia de residuos de prolina en esta estructura podría tener efectos 

sobre  la  especificidad  del  sitio  de  unión  al  sustrato  y  en  general  en  toda  la molécula 

(Guruprasad  et  al.,  1995).  La  ausencia  del  “polyproline  loop”  ha  sido  reportada 

previamente para catepsinas D de otros artrópodos y ha sido asociada con el papel en la 

digestión extracelular de las catepsinas y también de las pepsinas (Pinho et al., 2009), esta 

evidencia fue confirmada por el análisis de alineamiento y comparación de secuencias de 

proteinasas  aspárticas  digestivas  y  no  digestivas  de  la  figura  23,  en  este  análisis  se 

demostró que en general estas aspártico proteinasas  tienen  características  conservadas 

como  los  residuos  de  aminoácidos  que  rodean  el  sitio  activo,  pero  la mayoría  de  las 

proteinasas  con  función digestiva  carecen del  “polyproline  loop”  como  se  evidencia  en 

dicha figura.  

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Adicionalmente  en  el  cladograma  realizado,  la  mayoría  de  las  proteinasas  digestivas, 

forman un grupo separado de las enzimas no digestivas. Con este análisis se agrupó a las 

aspártico proteinasas digestivas de una manera muy evidente, por lo que se podría sugerir 

que dichas enzimas tienen características especializadas para cumplir con su función. 

Comparativamente, la otra secuencia de aspártico proteinasa de la langosta americana, la 

catepsina D2,  tiene  los  residuos de aminoácidos  correspondientes al  “polyproline  loop” 

típico de las enzimas aspárticas intracelulares, el hecho de que el mRNA de esta enzima se 

encuentra en tejidos no digestivos refuerza esta noción. 

Como  se  discutió  en  párrafos  anteriores,  la  ausencia  de  residuos  de  prolina  en  sitios 

relacionados con el reconocimiento del sustrato es una característica común en aspártico 

proteinasas digestivas, adicionalmente la disminución del número de residuos de prolinas 

en  las estructuras de  las enzimas de organismos que se distribuyen en aguas frías, se ha 

descrito como una estrategia adaptativa de éstos, pues, los residuos de prolina confieren 

una conformación estéricamente  restringida en capacidad de  rotación, comparados con 

otros aminoácidos. La ausencia de prolina en estructuras relacionadas con  la unión a  los 

sustratos podría permitir que el centro catalítico de  las enzimas sea más móvil o flexible 

(Feller  y Gerday,  2003)  y  como  consecuencia  afectar  a  la  especificidad  de  una  enzima 

como se ha sugerido para otras proteinasas aspárticas (Guruprasad et al., 1995), ésta es 

una  característica  casi  ubicua  de  las  enzimas  de  organismos  distribuidos  en  ambientes 

fríos (Feller y Gerday, 1997), probablemente, adaptativamente esto les ha permitido llevar 

a  cabo  la proteólisis de manera eficiente a  temperaturas por debajo de  sus homólogos 

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endotermos  (Feller y Gerday, 2003), por  lo que  la caracterización y  la elucidación de  los 

procesos adaptativos seguidos por estas enzimas es de especial interés. 

Se sabe que en los crustáceos el ayuno ocasiona respuestas biológicas como cambios en la 

composición bioquímica del  sistema digestivo  (Sánchez‐Paz et  al., 2003;  Sánchez‐Paz et 

al.,  2006).  Considerando  este  principio,  las muestras  obtenidas  en  el  bioensayo  fueron 

analizadas para determinar si el ayuno y la alimentación causan cambios significativos en 

la concentración del mRNA de catepsina D1 y de catepsina L en el hepatopáncreas de las 

langostas americana y europea. Para la langosta americana se observó que ni el mRNA de 

la catepsina D1, ni el de catepsina L variaron a lo largo del ayuno, pero la realimentación 

causó un incremento de 2.5 veces en la concentración del mRNA de catepsina D1 y de 3.3 

veces  en  el  mRNA  de  la  catepsina  L.  Este  aumento  puede  ser  explicado  como  una 

respuesta a la “necesidad” de digerir la proteína proveniente del último alimento ingerido 

durante  el  primer  día  del  bioensayo,  estos  resultados  coinciden  con  lo  encontrado  en 

genes de aspártico proteinasas de la trucha arcoíris y la lubina (Salem et al., 2007; Terova 

et al., 2007). 

Sin  embargo,  los  datos  obtenidos  para  las  langostas  europeas  mostraron  un 

comportamiento  opuesto,  con  un  decremento  en  la  concentración  del  mRNA  de  la 

catepsina D1 al día 15 de ayuno, sin cambio por realimentación, lo que a su vez concuerda 

con  lo observado en el mRNA de  las proteinasas digestivas del camarón tigre, en el que 

Lehnert  y  Johnson  (2002)  encontraron  que  la  cantidad  de  el  mRNA  en  las  células 

individuales,  detectada  por  hibridación  in  situ  parece  no  ser  afectada  en  periodos  de 

ayuno seguidos de realimentación. 

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Esta diferencia en el patrón de cambio de la concentración de catepsina D1 y de catepsina 

L a lo largo del periodo de ayuno en especies consideradas equivalentes ecológicas, puede 

deberse a alguna característica en  las adaptaciones bioquímicas para digerir el alimento 

en  las  condiciones  ambientales  y  retos  particulares  que  enfrentan,  aunque  las 

implicaciones biológicas permanecen aun por ser investigadas. 

La  regulación en  la actividad de  las proteinasas digestivas puede ser  trascripcional, pos‐

transcripcional o postraduccional; Lehnert y Johnson (2002) reportaron que  los genes de 

enzimas digestivas parecen no estar bajo control  transcripcional, ya que, en el camarón 

tigre, éstos no son nunca “apagados” por completo. Nuestros resultados mostraron que 

en  la  langosta americana el ayuno y  la realimentación causan cambios en  las cantidades 

de  los mRNAs  que  codifican  para  enzimas  digestivas,  lo  que  sugiere  que  estos  genes 

pueden ser inducibles y su regulación es transcripcional, aumentando la síntesis de mRNA 

de estas enzimas y activándolas inmediatamente en presencia de alimento para favorecer 

la  digestión;  por  otro  lado,  en  la  langosta  europea  la  regulación  podría  ser  post‐

traduccional,  por  ejemplo, manteniendo  la  síntesis  de  estas  enzimas  en  un  nivel  basal 

durante el ayuno y almacenando  los zimógenos para activarlos después de alimentarse. 

Sin embargo, es  importante no perder de vista que  los cambios en  la concentración de 

mRNAs  pueden  o  no  resultar  en  cambios  fisiológicamente  relevantes  en  las 

concentraciones de  las enzimas activas  (Sánchez‐Paz et al., 2003), y esta es  la  situación 

observada  en  la  catepsina  D1  de  la  langosta  americana,  existe  un  cambio  en  la 

concentración del mRNA mensajero (Figura 24) que no está relacionado con el cambio en 

la actividad de catepsina D en el jugo gástrico de langostas bajo la misma condición (Figura 

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14), pues no hay cambios significativos en la actividad de catepsina D en el jugo gástrico a 

lo  largo  de  un  periodo  de  ayuno,  aunque  se  observa  una  tendencia  opuesta  a  la 

encontrada en el mRNA mensajero de ésta enzima, pues la actividad tiende a aumentar a 

lo  largo del periodo de  ayuno  y disminuye después de  la  alimentación, probablemente 

debido a  la acumulación de enzima en el  jugo gástrico durante el ayuno,  seguido de  la 

utilización de  la misma cuando se alimentan, por  lo que su actividad se ve mermada en 

dicho punto. 

Estudios de  la ultraestructura de  la glándula digestiva de Penaeus semisulcatus revelaron 

que la alimentación favorece la diferenciación de las células F y B. Por lo que los cambios 

en  la  concentración  del  mRNA  de  enzimas  digestivas  causados  por  la  alimentación, 

también  pueden  ser  debidos  a  una  diferenciación  de  células  F/B,  lo  que  resulta  en  un 

incremento en la concentración del mRNA de enzimas digestivas, debido a la presencia de 

un mayor número de  células  F/B expresando mRNA de éstas enzimas, más que por un 

incremento en la concentración de mRNA en las células individuales (Al‐Mohanna y Nott, 

1987).  

Nuestros resultados aportan  información acerca de  los transcritos de catepsinas D de  las 

langostas  queladas,  indicando  que  existen  dos  isoenzimas;  la  isoenzima  catepsina  D1, 

junto  con  la  catepsina  L  tienen  un  papel  como  enzimas  digestivas.  Investigaciones 

adicionales aportarían evidencias de: a) el sitio de síntesis de la catepsina D1 y la catepsina 

L, b) las modificaciones postraduccionales como glicosilación y almacenaje, c) la regulación 

de  la  transcripción  y  traducción  de  las  catepsinas  D  y  L,  d)  la  evolución  de  enzimas 

proteinolíticas de crustáceos y e) la participación en una cascada digestiva. 

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Conclusiones 

• El  sistema  digestivo  de  las  langostas  queladas  es  de  naturaleza  única  entre  los 

crustáceos,  pues  a  pH  fisiológico  actúan  exclusivamente  enzimas  de  la  clase 

cisteíno y aspártico. 

• La  aspártico  proteinasa  que  aporta  de  manera  importante  en  la  actividad 

proteinolítica  del  jugo  gástrico  de  las  langostas  queladas  en  una  enzima  tipo 

catepsina D, que aquí fue designada como catepsina D1, esta molécula se sintetiza 

únicamente en el tejido de la glándula digestiva y su forma activa se encuentra en 

el jugo gástrico. 

• Las  características  bioquímicas  de  las  catepsinas  D1  podrían  considerarse  como 

típicas de  las  aspártico proteinasas en  cuanto  al pH  al que  actúan,  sin embargo 

estas enzimas muestran características únicas como un amplio rango de actividad 

a  diferentes  pHs,  así  como  poca  estabilidad  a  temperaturas  moderadas  y  en 

presencia  de  agentes  caotrópicos,  también  presentan  una  elevada  eficiencia 

catalítica a bajas temperaturas; estas características apuntan a que  las catepsinas 

D1  tienen  modificaciones  para  su  función  en  la  digestión  y  además  podrían 

considerarse como enzimas adaptadas a catalizar en los ambientes fríos en los que 

se distribuyen las langostas queladas. 

• La secuencia deducida de aminoácidos de la catepsina D1 nos permitió compararla 

con  otras  catepsinas  digestivas  y  no  digestivas,  se  encontró  que  carecen  de 

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residuos de prolina en el sitio conocido como “polyproline loop” (uno de los sitios 

involucrados en el reconocimiento del sustrato), esta modificación es consistente 

entre  las  enzimas  digestivas,  que  podría  favorecer  un  aumento  en  la  eficiencia 

digestiva. 

• La  carencia de  residuos de prolina en  las estructuras de enzimas de organismos 

que se distribuyen en ambientes fríos es también una característica consistente, la 

cual  se  piensa  que  reduce  la  rigidez molecular  de  estas  enzimas  facilitando  la 

interacción  con el  sustrato  y por  lo  tanto  aumentando  la eficiencia  catalítica de 

dichas  enzimas,  hacia  este  escenario  apuntan  los  resultados  de  la  presente 

investigación. 

• El  cambio  de  la  concentración  del  mRNA  de  la  catepsina  D1  en  las  langostas 

queladas a  lo  largo de un periodo de ayuno y subsecuente alimentación confirma 

su papel en la digestión de la proteína del alimento. 

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102  

Referencias 

Ahn J.‐E. y Zhu‐Salzman K. 2009. CmCatD, a cathepsin D‐like protease has a potential role in insect defense against a phytocystatin. J. Insect Physiol. 55 (8): 678–685. 

Al‐Mohanna S. Y. y Nott J. A. 1987. R‐cells and the digestive cycle in Penaeus semisulcatus (Crustacea: Decapoda). Mar. Biol. 95 (1): 129–137. 

Altschul S. F., Madden T. L., Schaffer A. A., Zjang J., Miller W. y Lipman D. J. 1997. Gapped BLAST and PSI‐BLAST a new generation of protein database search programs. Nucleic Acid Res. 25: 3389–3402. 

Andreeva N. S. 1992. Some aspects of structural studies on aspartic proteinases Scand. J. Clin. Lab. Invest. 52 (210): 31–38. 

Aoki H., Ahsan M. y Watabe S. 2004. Molecular and enzymatic properties of a cathepsin L‐like proteinase with distinct substrate specificity from northern shrimp (Pandalus borealis). J. Comp. Physiol. B‐Biochem. Syst. Environ. Physiol. 174 (1): 59–69. 

Aoki H., Ahsan M. N. y Watabe S. 2003a. Molecular cloning and functional characterization of crustapain: A distinct cysteine proteinase with unique substrate specificity from Northern shrimp Pandalus borealis. J. Biochem. 133 (6): 799–810. 

Aoki H., Nazmul Ahsan M. y Shugo W. 2003b. Molecular cloning and characterization of cathepsin B from the hepatopancreas of northern shrimp Pandalus borealis. Comp. Biochem. Physiol. B, Biochem. Mol. Biol. 134: 681–694. 

Athauda S., Takahashi T., Inoue H., Ichinose M. y Takahashi K. 1991. Proteolytic activity and cleavage specificity of cathepsin E at the physiological pH as examined towards the B chain of oxidized insulin FEBS Lett. 292 (1,2): 53–56. 

Bächle D. 2005. Cathepsin D: Design and characterization of new in vitro and in vivo substrates applied to biological samples. Alemania, der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Eberhard‐Karls‐Universität Tübingen. Ph. D. Thesis Dissertation: 95. 

Baker P. L. y Gibson R. 1977. Observations on the feeding mechanism, structure of the gut, and digestive physiology of the European lobster Homarus gammarus. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 26 (Journal of Experimental Marine Biology and Ecology): 297–324. 

Baldwin E. T., Bhat T. N., Gulnik S., Hosur M. V., Sowder Rc, II, Cachau R. E., Collins J., Silva A. M. y Erickson J. W. 1993. Crystal structures of native and inhibited forms of human cathepsin D: Implications for lysosomal targeting and drug design. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 90 (14): 6796–6800. 

Barrett A. J. 1979. Cathepsin D: the lysosomal aspartic proteinase. Ciba Foundation Symposium 79: 37–50. 

Barrett A. J. 1994. Classification of peptidases. En: Barrett A. J. Methods in Enzymology. Academic Press. San Diego. 1‐15. 

Barrett A. J. 1998. Cathepsin D: the lysosomal aspartic proteinase. En: Barrett A. J., N. D. Rawlings y J. F. Woessner. Handbook of proteolytic enzymes. Academic Press. San Diego. 37–50. 

Barrett A. J., Rawlings N. D. y Woessner J. F. 1998. Proteolytic enzymes. En: Barrett A. J., N. D. Rawlings y J. F. Woessner. Handbook of Proteolytic Enzymes. Academic Press. San Diego. 801–805. 

Page 114: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

103  

Becker M. M., Harrop S. A., Dalton J. P., Kalinna B. H., McManus D. P. y Brindley P. J. 1995. Cloning and characterization of the Schistosoma japonicum aspartic proteinase involved in hemoglobin degradation. J. Biol. Chem. 270 (41): 24496–24501. 

Benes P., Vetvicka V. y Fusek M. 2008. Cathepsin D–Many functions of one aspartic protease. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 68 (1): 12–28. 

Beynon R. J. y Bond J. S. 2001. Proteolytic Enzymes: A Practical Approach. Oxford University Press. 2nd. New York. 340 

Blanco‐Labra A., Martinez‐Gallardo N. A., Sandoval‐Cardoso L. y Delano‐Frier J. 1996. Purification and characterization of a digestive cathepsin D proteinase isolated from Tribolium castaneum Larvae (Herbst). Insect Biochem. Mol. Biol. 26 (1): 95–100. 

Boldbaatar D., Sikasunge C. S., Battsetseg B., Xuan X. y Fujisaki K. 2006. Molecular cloning and functional characterization of an aspartic protease from the hard tick Haemaphysalis longicornis. Insect Biochem. Mol. Biol. 36: 25–36. 

Borrelli L., De Stasio R., Filosa S., Parisi E., Riggio M., Scudiero R. y Trinchella F. 2006. Evolutionary fate of duplicate genes encoding aspartic proteinases, Nothepsin case study. Gene 368: 101–109. 

Bradford M. M. 1976. A dye binding assay for protein. Anal. Biochem. 72: 248‐254. Brier S., Giovanna M., Carginale V., Capasso A., Wu Y., Taylor R. M., Borotto N., Capasso C. 

y Engen J. R. 2007. Purification and characterization of pepsins A1 and A2 from the Antarctic rock cod Trematomus bernacchii. FEBS J. 274 (23): 6152–6166. 

Brindley P. J., Kalinna B. H., Wong J. Y. M., Bogitsh B. J., King L. T., Smyth D. J., Verity C. K., Abbenante G., Brinkworth R. I., Fairlie D. P., Smythe M. L., Milburn P. J., Bielefeldt‐Ohmann H., Zheng Y. y McManus D. P. 2001. Proteolysis of human hemoglobin by schistosome cathepsin D. Mol. Biochem. Parasitol. 112: 103–112. 

Brinkworth R. I., Prociv P., Loukas A. y Brindley P. J. 2001. Hemoglobin‐degrading, aspartic proteases of blood‐feeding parasites. J. Biol. Chem. 276 (42): 38844–38851. 

Brockerhoff H., Hoyle R. J. y Hwang P. C. 1970. Digestive enzymes in the American lobster (Homarus americanus). J. Fish. Res. Board. Can. 27: 1357–1370. 

Bustin S. A. 2000. Absolute quantification of mRNA using real‐time reverse transcription polymerase chain reaction assays. J. Mol. Endocrinol. 25: 169–193. 

Carginale V., Trinchella F., Capasso R. y Parisia E. 2004. Gene amplification and cold adaptation of pepsin in Antarctic fish: A possible strategy for food digestion at low temperature. Gene 336: 195–205. 

Castañeda‐Fernández V., Serviere‐Zaragoza E. y Hernández‐Vázquez S. 2005. Feeding ecology of juvenile spiny lobster, Panulirus interruptus, on the Pacific coast of Baja California Sur, Mexico. N.Z. J. Mar. Freshwat. Res. 39: 425–435. 

Celis‐Guerrero L., García‐Carreño F. L. y Navarrete del Toro M. A. 2004. Characterization of proteases in the digestive system of Spiny Lobster (Panulirus interruptus) Mar. Biotechnol. 6: 262–269. 

Coates L., Tuan H.‐F., Tomanicek S., Kovalevsky A., Mustyakimov M., Erskine P. y Cooper J. 2008. The catalytic mechanism of an aspartic proteinase explored with neutron and X‐ray diffraction. J. Am. Chem. Soc. 130 (23): 7235–7237. 

Cobb J. S. y Phillips B. F. 1980. The Biology and Management of Lobsters. Academic Press. New York. 463 

Page 115: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

104  

Conant G. C. y Wolfe K. H. 2008. Turning a hobby into a job: How duplicated genes find new functions. Nat Rev Genet 9 (12): 938‐950. 

Crossin G., Al‐Ayoub S. A., Jury S. H., Huntting H. y Watson III W. H. 1998. Behavioral thermoregulation in the American lobster Homarus americanus. J. Exp. Biol. 201: 365–374. 

Cho W. L. y Raikhel A. S. 1992. Cloning of cDNA for mosquito lysosomal aspartic protease. J. Biol. Chem. 267: 21823–21829. 

D'Amico S., Claverie P., Collins T., Georlette D., Gratia E., Hoyoux A., Meuwis M.‐A., Feller G. y Gerday C. 2002. Molecular basis of cold adaptation. Phil. Trans: Biol. Sci. 357 (1423): 917–925. 

Davies D. R. 1990. The structure and function of the aspartic proteinases. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 19: 189–215. 

Dealwis C. G., Frazao C., Badasso M., Cooper J. B., Tickle I. J., Driessen H., Blundell T. L., Murakami K., Miyazaki H., Sueiras‐Diaz J., Jones D. M. y Szelke M. 1994. X‐ray analysis at 2∙0 Å resolution of mouse submaxillary renin complexed with a decapeptide inhibitor CH‐66, based on the 4‐16 fragment of rat angiotensinogen. J. Mol. Biol. 236 (1): 342‐360. 

Dees L. T. 1963. Spiny Lobsters. U.S. Bureau of Comm. Fish. 523: 1‐7. Delcroix M., Sajid M., Caffrey C., Lim K., Jan D., Hsieh I., Bahgat M., Dissous C. y McKerrow 

J. 2006. A multienzyme network functions in intestinal protein digestion by a platyhelminth parasite. J. Biol. Chem. 281 (51): 39316–39329. 

Díaz D., Mari M., Abelló P. y Demestre M. 2001. Settlement and juvenil habitat of european spiny lobster Palinurus elephas (Crustacea: Decapoda: Palinuridae) in the western Mediterranean Sea. Sci. Mar. 65 (4): 347–356. 

Dittrich B. U. 1992. Live under extreme condition: aspect of evolutionary adaptation to temperature in crustacean proteases Polar Biol. 12: 269–274. 

Drenth J., Jansonius J. N., Koekoek R., Swen H. M. y Wolthers B. G. 1968. Structure of Papain. Nature 218 (5145): 929–932. 

Faust P. L., Kornfeld S. y Chirgwin J. M. 1985. Cloning and sequence analysis of cDNA for human cathepsin D. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82 (15): 4910–4914. 

Feller G. y Gerday C. 1997. Psychrophilic enzymes: molecular basis of cold adaptation. Cell. Mol. Life Sci. 53 (10): 830–841. 

Feller G. y Gerday C. 2003. Psychrophilic enzymes: hot topics in cold adaptation. Nat. Rev. Microbiol. 1 (3): 200–208. 

Feller G., Narinx E., Arpigny J. L., Aittaleb M., Baise E., Genicot S. y Gerday C. 1996. Enzymes from psychrophilic organisms. FEMS microbiology reviews 18 (2‐3): 189–202. 

Feller G., Payan F., Theys F., Quian M., Haser R. y Gerday C. 1994. Stability and structural analysis of α‐amylase from the antarctic psychrophile Alteromonas haloplanctis A23. Eur. J. Biochem. 222 (2): 441–447. 

Fusek M., Baudys M. y Metcalf P. 1992. Purification and crystallization of human cathepsin D. J. Mol. Biol. 226 (2): 555–557. 

Fusek M. y Větvička V. 2005. Dual role of cathepsin D: ligand and protease. Biomed. Papers 149 (1): 43–50. 

Page 116: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

105  

Galgani F., Benyamin Y. y van Wormhoudt A. 1985. Purification, properties and immunoassay of trypsin from Penaeus japonicus. Comp. Biochem. Physiol., B 81 447–452. 

García‐Carreño F. L., Dimes L. E. y Haard N. 1993. Substrate‐Gel electrophoresis for composition and molecular weight of proteinases or proteinaceous proteinase inhibitors. Anal. Biochem. 214 (1): 65–69. 

García Carreño F. L. y Navarrete del Toro M. A. 1997. Classification of proteases without tears. Biochem. Edu. 25 (3): 161‐167. 

Geier G., Banaj H. J., Heid H., Bini L., Pallini V. y Zwilling R. 1999. Aspartyl proteases in Caenorhabditis elegans. Isolation, identification and characterization by a combined use of affinity chromatography, two‐dimensional gel electrophoresis, microsequencing and databank analysis. Eur. J. Biochem. 264 (3): 872–879. 

Gerday C., Aittaleb M., Bentahir M., Chessa J.‐P., Claverie P., Collins T., D'Amico S., Dumont J., Garsoux G., Georlette D., Hoyoux A., Lonhienne T., Meuwis M. A. y Feller G. 2000. Cold‐adapted enzymes: from fundamentals to biotechnology. Trends Biotechnol. 18 (3): 103–107. 

Gildberg A. 1987. Aspartic proteinases in fishes and aquatic invertebrates. Comp. Biochem. Physiol., B 91B: 425‐435. 

Glass H. J. y Stark J. R. 1994. Protein digestion in the European lobster, Homarus gammarus (L.). Comp. Biochem. Physiol. 108B (2): 225–235. 

Goldberg D. E., Slater A. F., Beavis R., Chait B., Cerami A. y Henderson G. B. 1991. Hemoglobin degradation in the human malaria pathogen Plasmodium falciparum: a catabolic pathway initiated by a specific aspartic protease. J. Exp. Med. 173 (4): 961–969. 

Gracía A. y Kensler C. B. 1980. Las langostas de México: su biología y pesqueria. Anales del centro de ciencias del mar y limnologia 231. 

Grudkowska M. y Zagdańska B. 2004. Multifunctional role of plant cysteine proteinases. Acta Biochimica Polonica 51 (3): 609–624. 

Gudmundsdóttir A. 2005. Cold‐adapted and mesophilic brachyurins. Biol. Chem. 383 (7‐8): 1125‐1131. 

Gudmundsdóttir Á. y Pálsdóttir H. M. 2005. Atlantic cod trypsins: from basic research to practical applications. Mar. Biotechnol. 7 (2): 77–88. 

Gui Z., Lee K., Kim B., Choi Y., Wei Y., Choo Y., Kang P., Yoon H., Kim I., Je Y., Seo S., Lee S., Guo X., Sohn H. y Jin B. 2006. Functional role of aspartic proteinase cathepsin D in insect metamorphosis. BMC Dev. Biol. 6 (1): 49–60. 

Guruprasad K., Dhanaraj V., Groves M. y Blundell T. 1995. Aspartic proteinases: the structures and functions of a versatile superfamily of enzymes. Perspect. Drug Discov. 2 (3): 329–341. 

Hamilton K. A., Nisbet A. J., Lehane M. J., Taylor M. A. y Billingsley P. F. 2003. A physiological and biochemical model for digestion in the ectoparasitic mite, Psoroptes ovis (Acari: Psoroptidae). Int. J. Parasit. 33: 773–785. 

Harrop S. A., Prociv P. y Brindley P. J. 1996. Acasp, a gene encoding a cathepsin D‐like aspartic protease from the hookworm Ancylostoma caninum. Biochem. Biophys. Res. Commun. 227 (1): 294–302. 

Page 117: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

106  

Helluy S. M. y Beltz B. S. 1991. Embryonic dvelopment of the American lobster (Homarus americanus): Quantitative staging and characterization of an embryonic molt cycle. Biol. Bull. 180 (3): 355‐371. 

Hernández‐Cortés P., Cerenius L., García‐Carreño F. L. y Soderhal K. 1999. Trypsin from Pacifastacus leniusculus hepatopancreas: Purification and cDNA cloning of the synthesized zymogen. Biol. Chem. 380 (1): 499–501. 

Hernández‐Cortés P., Whitaker J. R. y García‐Carreño F. L. 1997. Purification and characterization of chymotrypsin from Penaeus vannamei (Crustacea:Decapoda). J. Food Biochem. 21: 497–514. 

Hill J. y Phylip L. H. 1997. Bacterial aspartic proteinases. FEBS Lett. 409 (3): 357–360. Hillis D. M. y Bull J. J. 1993. An empirical test of bootstrapping as a method for assessing 

confidence in phylogenetic analysis. Syst. Biol. 42 (2): 182–192. Hindley J. P. R. 1977. Workshop on lobster and rock lobster ecology and physiology. A 

review of some aspects of the behaviour of juvenile and adult Palinurids. En: Phillips B. F. y J. S. Cobb. Division of Fisheries and Oceanography. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization. Melbourne. 133‐141. 

Hochachka P. y Somero G. 1984. Biochemical Adaptation. Princeton University Press. USA. 537 

Hofer R., Ladurner H., Gattringer A. y Wieser W. 1975. Relationship between the temperature preferenda of fishes, amphibians and reptiles, and the substrate affinities of their trypsins. J. Comp. Physiol. B‐Biochem. Syst. Environ. Physiol. 99 (4): 345‐355. 

Holm I., Ollo T., Panthier J. J. y Rougeon F. V. 1984. Evolution of aspartyl proteases by gene duplication: the mouse renin gene is organized in two homologous clusters of four exons. EMBO J. 3 (3): 557‐562. 

Holthuis L. B. 1991. Marine lobsters of the world. FAO species catalogue 13 (125): 292 p. Hoyle R. J. 1973. Digestive enzyme secretion after dietary in the American lobster 

(Homarus americanus). J. Fish. Res. Board. Can. 30: 1647–1653. Hu K. J. 2003. Molecular cloning and characterization of the cathepsin L gene from the 

marine shrimp Metapenaeus ensis, The University of Hong Kong, China. Doctor of philosophy: 227. 

Hu K. J. y Leung P. C. 2006. Complete, precise, and innocuous loss of multiple introns in the currently intronless, active cathepsin L‐like genes, and inference from this event. Molecular phylogenetics and evolution 38 (3): 685‐696. 

Hu K. J. y Leung P. S. C. 2007. Food digestion by cathepsin L and digestion‐related rapid cell differentiation in shrimp hepatopancreas. Comp. Biochem. Physiol. 146B (1): 69–80. 

Huang J. S., Huang S. S. y Tang J. 1979. Cathepsin D isozymes from porcine spleens. Large scale purification and polypeptide chain arrangements. 254: 11405‐11417. 

Johnston D. J., Ritar A. J. y Thomas C. W. 2004. Digestive enzyme profiles reveal digestive capacity and potential energy sources in fed and starved spiny lobster (Jasus edwardsii) phyllosoma larvae. Comp. Biochem. Physiol. B, Biochem. Mol. Biol. 138 (2): 137‐144. 

Page 118: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

107  

Jones D. T., Taylor W. R. y Thornton J. M. 1992. The rapid generation of mutation data matrices from protein sequences. 8: 275‐282. 

Jørstad K. E., Farestveit E., Kelly E. y Triantaphyllidis C. 2005. Allozyme variation in European lobster (Homarus gammarus) throughout its distribution range. N.Z. J. Mar. Freshwat. Res. 5: 515–526. 

Kageyama T. 2000. New World Monkey Pepsinogens A and C, and Prochymosins. Purification, Characterization of Enzymatic Properties, cDNA Cloning, and Molecular Evolution. J. Biochem. 127 (5): 761‐770. 

Kageyama T. 2002. Pepsinogens, progastricsins, and prochymosins: structure, function, evolution, and development. Cell. Mol. Life Sci. 59: 288–306. 

Kato G. J. 1999. Human genetic diseases of proteolysis. Human Mutation 13: 87‐ 98. Khan A. R. y James M. N. G. 1998. Molecular mechanisms for the conversion of zymogens 

to active proteolytic enzymes. Prot. Sci. 7 (4): 815–836. Khan A. R., Khazanovich‐Bernstein N., Bergmann E. M. y James M. N. G. 1999. Structural 

aspects of activation pathways of aspartic protease zymogens and viral 3C protease precursors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96 (20): 10968–10975. 

Klein B., Sellos D. y Van Wormhoudt A. 1998. Genomic organisation and polymorphism of a crustacean trypsin multi‐gene family. Gene 216 (1): 123–129. 

Klomklao S., Kishimura H., Yabe M. y Benjakul S. 2007. Purification and characterization of two pepsins from the stomach of pectoral rattail (Coryphaenoides pectoralis). Comparative Biochemistry and Physiology B‐Biochemistry & Molecular Biology 147 (4): 682‐689. 

Koonin E. V. 2005. Orthologs, paralogs and evolutionary genomics. Annu. Rev. Genet. 39 (1): 309‐338. 

Krieger T. J. y Hook V. Y. H. 1992. Purification and characterization of a cathepsin D protease from bovine chromaffin granules. Biochemistry 31 (17): 4223–4231. 

Kyndt T., Van Damme E. J. M., Van Beeumen J. y Gheysen G. 2007. Purification and characterization of the cysteine proteinases in the latex of Vasconcellea spp. FEBS J. 274: 451‐462. 

Laemmli U. K. 1970. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of baceriophage T4. Nature 227: 680–685. 

Laycock M. V., Hirama T., Hasnain S., Watson D. y Storer A. 1989. Purification and characterization of a digestive cysteine proteinase from the American lobster (Homarus americanus). Biochem. J. 263: 439–444. 

Laycock M. V., MacKay R. M., Di Fruscio M. y Gallant J. W. 1991. Molecular cloning of three cDNAs that encode cysteine proteinases in the digestive gland of the American lobster (Homarus americanus). FEBS Lett. 292 (1, 2): 115–120. 

Le Boulay C., Sellos D. y Van Wormhoudt A. 1998. Cathepsin L gene organization in crustaceans. Gene 218 (1‐2): 77–84. 

Le Boulay C., van Wormhoud A. y Sellos D. 1995. Molecular cloning and sequencing of two cDNAs encoding cathepsin L‐related cysteine proteinases in the nervous system and in the stomach of the Norway lobster (Nephrops norvegicus). Comp. Biochem. Physiol., B 111: 353–359. 

Page 119: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

108  

Le Boulay C., Van Wormhoudt A. y Sellos D. 1996. Cloning and expression of cathepsin L‐like proteinases in the hepatopancreas of the shrimp Penaeus vannamei during the intermolt cycle J. Comp. Physiol. B‐Biochem. Syst. Environ. Physiol. 166: 310‐318. 

Lee P. G., Smith L. L. y Lawrence A. L. 1984. Digestive protease of Penaeus vannamei Boone: relationshio between enzyme activity, size and diet. Aquaculture 42 (225–239). 

Lehnert S. H. y Johnson S. E. 2002. Expression of hemocyanin and digestive enzyme messenger RNAs in the hepatopancreas of the black tiger shrimp Penaeus monodon. Comp. Biochem. Physiol. 133B: 163–171. 

Leiros H. K., Willassen N. P. y Smalås A. O. 2000. Structural comparison of psychrophilic and mesophilic trypsins. Elucidating the molecular basis of cold‐adaptation. Eur. J. Biochem. 267 (4): 1039–1049. 

Lemos D., Hernández‐Cortés P., Navarrete del Toro M. A., García‐Carreño F. L. y Phan V. N. 1999. Ontogenic variations in digestive proteinase activity of larval and postlarval pink shrimp Penaeus paulensis. Mar. Biol. 135: 653–662. 

Lindberg R. G. 1955. Growth, population dynamics and field behavior in the spiny lobster Panulirus interruptus Univ. Calif. Pub. Zool. 59: 157–248. 

Lineweaver H. y Burk D. 1934. The Determination of Enzyme Dissociation Constants. Journal of the American Chemical Society 56 (3): 658‐666. 

Livak K. J. y Schmittgen T. D. 2001. Analysis of relative gene expression data using real‐time quantitative PCR and the 2‐ΔΔCT method. Methods 25 (4): 402–408. 

Lonhienne T., Gerday C. y Feller G. 2000. Psychrophilic enzymes: revisiting the thermodynamic parameters of activation may explain local flexibility. Biochim. Biophys. Acta 1543 (1): 1‐10. 

Matsudaira P. T. 1993. A Practical guide to protein and peptide purification for microsequencing. Academic Press. 2nd. San Diego. 184 

Matsumoto I., Asakura T., Ohmori T. y Tamura K. 2009. Cathepsin D‐like aspartic proteinase occurring in a maize weevil, Sitophilus zeamais, as a candidate digestive enzyme. Biosci. Biotechnol. Biochem. 73 (10 ): 2338–2340. 

Mello L. V., O'Meara H., Rigden D. J. y Paterson S. 2009. Identification of novel aspartic proteases from Strongyloides ratti and characterisation of their evolutionary relationships, stage‐specific expression and molecular structure. BMC Genomics 10. 

Metcalf P. y Fusek M. 1993. Two crystal structures for cathepsin D: the lysosomal targeting signal and active site. EMBO J. 12 (4): 1293–1302. 

Mikami S. y Takashima F. 2000. Functional Morphology of the Digestive System. . En: Phillips B. F. y J. Kittaka. Spiny Lobsters: Fisheries and Culture. Blackwell. USA. 601‐610. 

Mitchel R. E., Chaiken I. M. y Smith E. L. 1970. The complete amino acid sequence of papain. J. Biol. Chem. 245 (14): 3485–3492. 

Morales M. E., Rinaldi G., Gobert G. N., Kines K. J., Tort J. F. y Brindley P. J. 2008. RNA interference of Schistosoma mansoni cathepsin D, the apical enzyme of the hemoglobin proteolysis cascade. Mol. Biochem. Parasitol. 157 (2): 160–168. 

Muhlia‐ Almazán A., Sánchez‐Paz J. A., García‐Carreño F. L., Peregrino‐Uriarte A. B. y Yepiz‐Plascencia G. 2005. Starvation and diet composition affect mRNA levels of the high 

Page 120: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

109  

density‐ lipoprotein‐h glucan binding protein in the shrimp Litopenaeus vannamei. Comp. Biochem. Physiol., B 142: 209–216. 

Muhlia‐Almazan A. y García‐Carreño F. L. 2002. Influence of molting and starvation on the synthesis of proteolytic enzymes in the midgut gland of the white shrimp Penaeus vannamei. Comp. Biochem. Physiol., B 133 (3): 383–394. 

Muhlia‐Almazán A. y García‐Carreño F. L. 2003. Digestion physiology and proteolytic enzymes of crustacean species of the Mexican Pacific Ocean. Contributions to the study of east Pacific crustaceans 2: 77–91. 

Mukhin V., Smirnova E. y Novikov V. 2007. Peculiarities of digestive function of proteinases in invertebrates—inhabitants of cold seas. J. Evol. Biochem. Physiol. 43 (5): 476–482. 

Muto N. y Tani S. 1985. A comparative study of two kinds of cathepsin D‐type proteinases from rat gastric mucosa. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) ‐ General Subjects 843 (1‐2): 114‐122. 

Nakao Y., Kozutsumi Y., Kawasaki T., Yamashina I., Van Halbeek H. y Vliegenthart J. F. G. 1984. Oligosaccharides on cathepsin D from porcine spleen. Arch. Biochem. Biophys. 228 (1): 43–54. 

Navarrete del Toro M. A., García‐Carreño F. L., Díaz L. M., Celis‐Guerrero L. y Saborowski R. 2006. Aspartic proteinases in the digestive tract of marine decapod crustaceans. J. Exp. Zool. 305A: 645–654. 

Nicosia F. y Lavalli K. 1999. Homarid lobster hatcheries: Their history and role in research, management, and aquaculture. Marine Fisheries Review 61 (2): 1‐57. 

Nielsen H., Engelbrecht J., Brunak S. y von Heijne G. 1997. Identification of prokaryotic and eukaryotic signal peptides and prediction of their cleavage sites. Protein Eng. 10: 1–6. 

O'Brien J. y Skinner D. S. 1987. Characterization of enzymes that degrade crab exoskeleton: two alkaline cysteine proteinase activities. J. Exp. Zool. 243: 389‐400. 

Omondi J. y Stark J. R. 2001. Studies on digestive proteases from midgut glands of a shrimp, Penaeus indicus, and a lobster, Nephrops norvegicus. Appl. Biochem. Biotechnol. 90 (2): 137–153. 

Padilha M. H. P., Pimentel A. C., Ribeiro A. F. y Terra W. R. 2009. Sequence and function of lysosomal and digestive cathepsin D‐like proteinases of Musca domestica midgut. Insect Biochem. Mol. Biol. 39 (11): 782–791. 

Pardesi S. R., Dandekar S. P., Jamdar S. N. y Harikumar P. 2004. Identification and purification of an aspartic proteinase from human semen. Indian J. Clin. Biochem. 19 (2): 84–90. 

Partanen S., Storch S., Löffler H.‐G., Hasilik A., Tyynelä J. y Braulke T. 2003. A replacement of the active‐site aspartic acid residue 293 in mouse cathepsin D affects its intracellular stability, processing and transport in HEK‐293 cells. Biochem. J. 369 (1): 55–62. 

Pearson J. C. y Anderson W. W. 1946. Spiny Lobster. U.S. Fish. Wild. Ser. 142: 1‐4. Phillips B., Brown P., Rimmer D. y Reid D. 1979. Distribution and dispersal of the 

phyllosoma larvae of the western rock lobster, Panulirus cygnus, in the south‐eastern Indian Ocean. Marine and Freshwater Research 30 (6): 773‐783. 

Page 121: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

110  

Pinho R. T., Beltramini L. M., Alves C. R. y De‐Simone S. G. 2009. Trypanosoma cruzi: Isolation and characterization of aspartyl proteases. Exp. Parasitol. 122 (2): 128–133. 

Ranjit N., Zhan B., Hamilton B., Stenzel D., Lowther J., Pearson M., Gorman J., Hotez P. y Loukas A. 2009. Proteolytic degradation of hemoglobin in the intestine of the human hookworm Necator americanus. J. Infect. Dis. 199 (6): 904–912. 

Rojo L., Muhlia‐ Almazán A., Saborowski R. y García Carreño F. L. 2010. Aspartic cathepsin D endopeptidase contributes to extracellular digestion in clawed lobsters Homarus americanus and Homarus gammarus. Mar. Biotechnol.: DOI 10.1007/s10126‐010‐9257‐3. 

Rossky P. J. 2008. Protein denaturation by urea: Slash and bond. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (44): 16825–16826. 

Rost B., Yachdav G. y Liu J. 2004. The PredictProtein server. Nucleic Acid Res. 32 (Web server issue): 321–326. 

Sainz J. C., García‐Carreño F. L., Cordova‐Murueta J. y Cruz‐Hernández P. 2004a. Whiteleg shrimp (Litopenaeus vannamei, Boone, 1931) isotrypsins: Their genotype and modulation. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 326 105–113. 

Sainz J. C., García‐Carreño F. L., Sierra‐Beltran A. y Hernandez‐Cortés P. 2004b. Trypsin synthesis and storage as zymogen in the midgut gland of the shrimp Litopenaeus vannamei. J. Crust. Biol. 24 (2): 266–273. 

Saitou N. y Nei M. 1987. The neighbor‐joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 4 (4): 406–425. 

Sajid M. y McKerrow J. H. 2002. Cysteine proteases of parasitic organisms. Mol. Biochem. Parasitol. 120 (1): 1–21. 

Salem M., Silverstein J., Rexroad C. E. y Yao J. 2007. Effect of starvation on global gene expression and proteolysis in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Genomics 8 (1): 328. 

Sánchez‐Paz A., García‐Carreño F., Muhlia‐Almazán A., Peregrino‐Uriarte A. B., Hernández‐López J. y Yepiz‐Plascencia G. 2006. Usage of energy reserves in crustaceans during starvation: Status and future directions. Insect Biochem. Mol. Biol. 36 (4): 241–249. 

Sánchez‐Paz J. A., García‐Carreño F. L., Muhlia‐ Almazán A., Hernández‐Saavedra N. y Yepiz‐Plascencia G. 2003. Differential expression of trypsin mRNA in the white shrimp (Penaeus vannamei) midgut gland under starvation conditions. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 292: 1–17. 

Schiffer C. A. y Dötsch V. 1996. The role of protein‐solvent interactions in protein unfolding. Curr. Opin. Biotechnol. 7 (4): 428‐432. 

Simões I. y Faro C. 2004. Structure and function of plant aspartic proteinases. Eur. J. Biochem. 271 2067–2075. 

Simpson B. K. y Haard N. F. 1987. Cold‐adapted enzymes from fish. En: Knorr D. Food biotechnology. Marcel Dekker, Inc. New York. 495‐527. 

Smalås A. O., Heimstad E. S., Hordvik A., Willassen N. P. y Male R. 1994. Cold adaption of enzymes: Structural comparison between salmon and bovine trypsins. Protein Struct. Funct. Genet. 20 (2): 149–166. 

Page 122: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

111  

Sojka D., Franta Z., Horn M., Hajdusek O., Caffrey C., Mares M. y Kopacek P. 2008. Profiling of proteolytic enzymes in the gut of the tick Ixodes ricinus reveals an evolutionarily conserved network of aspartic and cysteine peptidases. Parasit Vectors 1 (1): 7–21. 

Solgaard G., Standal I. B. y Draget K. I. 2007. Proteolytic activity and protease classes in the zooplankton species Calanus finmarchicus. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology 147 (3): 475‐481. 

Somero G. 1975. Temperature as a selective factor in protein evolution. J. Exp. Zool. 194 (1): 175‐188. 

Somero G. N. 1969. Enzymic mechanisms of temperature compensation: Immediate and evolutionary effects of temperature on enzymes of aquatic poikilotherms. The american naturalist 103 (933): 517–530. 

Suttiprapa S., Mulvenna J., Huong N. T., Pearson M. S., Brindley P. J., Laha T., Wongkham S., Kaewkes S., Sripa B. y Loukas A. 2009. Ov‐APR‐1, an aspartic protease from the carcinogenic liver fluke, Opisthorchis viverrini: Functional expression, immunolocalization and subsite specificity. Int. J. Biochem. Cell Biol. 41: 1148–1156. 

Switzer R. C., Merril C. R. y Shifrin S. 1979. A highly sensitive silver stain for detecting proteins and peptides in polyacrylamide gels. Anal. Biochem. 98 (1): 231–237. 

Szecsi P. B. 1992. The aspartic proteases. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 52 (1 supp 210): 5–22. Takahashi T. y Tang J. 1981. Cathepsin D from porcine and bovine spleen. En: Methods in 

Enzymology. Academic Press. New York. 565–581. Tamura K., Dudley J., Nei M. y Kumar S. 2007. MEGA 4.1: molecular evolutionary genetics 

analysis (MEGA) software version 4.0. Mol. Biol. Evol. 24: 1596–1599. Tang J. y Wong R. N. S. 1987. Evolution in the structure and function of aspartic proteases. 

J. Cell. Biochem. 33 (1): 53–63. Tcherepanova I., Bhattacharyya L., Rubin C. S. y Freedman J. H. 2000. Aspartic proteases 

from the nematode Caenorhabditis elegans. Structural organization and developmental and cell‐specific expression of Asp‐1. J. Biol. Chem. 275 (34): 26359–26369. 

Terova G., Rimoldi S., Larghi S., Bernardini G., Gornati R. y Saroglia M. 2007. Regulation of progastrics in mRNA levels in sea bass (Dicentrarchus labrax) in response to fluctuations in food availability. Biochem. Biophys. Res. Commun. 363 (3): 591–596. 

Teschke M. y Saborowski R. 2005. Cysteine proteinases substitute for serine proteinases in the midgut glands of Crangon crangon and Crangon allmani (Decapoda: Caridea). J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 315: 213–299. 

Thompson J. D., Higgins D. G. y Gibson T. J. 1994. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position‐specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acid Res. 22 (22): 4673–4680. 

Thornton D. J., Sheehan J. K. y Carlstedt I. 1994. Identification of glycoproteins on nitrocellulose membranes and gels. En: Walker J. M. Basic Protein and Peptide Protocols. Humana Press. Totowa, NJ. 119‐128. 

Tort J., Brindley P. J., Knox D., Wolfe K. H. y Dalton J. P. 1999. Proteinases and associated genes of parasitic helminths. Adv. Parasitol. 43: 161–266. 

Page 123: PROTEINASAS ASPÁRTICAS DIGESTIVAS DE LAS LANGOSTAS ... · 4.1. Objetivo general ... 5.1 Metodología general ... Figura 20. Separación de los productos de hidrólisis de la BSA

112  

Turk B. E., Turk D. y Turk V. 2000. Lysosomal cysteine proteases: more than scavengers. Biochim. Biophys. Acta 1477 (1‐2): 98‐111. 

Turk V., Turk B. E. y Turk D. 2001. Lysosomal cysteine proteases: facts and opportunities. EMBO J. 20 (17): 4629‐4633. 

van der Meeren G. 2005. Review: Potential of ecological studies to improve survival of cultivated and released European lobsters Homarus gammarus N.Z. J. Mar. Freshwat. Res. 39: 1–26. 

van Wormhoudt A. 1973. Variations des proteases, des amylases et des protéines solubles au cours de développement larvaire chez Palemon serratus. Mar. Biol. 19 245–248. 

van Wormhoudt A. y Favrel P. 1988. Electrophoretic characterization of Palaemon elegans (Crustacea Decapoda) a‐amylase system: study of amylase polymorphism during the intermoult cycle. Comp. Biochem. Physiol., B 89: 201–207. 

Vega‐Villasante F., Fernández I., Preciado R. M., Oliva M. y Nolasco H. 1999. The activity of digestive enzymes during the moulting stages of the arched swimming Callinectes arcuatus Orway, 1983 (Crustacea: Decapoda: Portunidae). Bull. Mar. Sci. 65 (1): 1–9  

Ward R. D. 2000. Genetics in fisheries management. Hydrobiologia 420 (1): 191‐201. Williamson A. L., Brindley P. J., Abbenante G., Datu B., Prociv P., Berry C., Girdwood K., 

Pritchard D. I., Fairlie D. P., Hotez P. J., Zhan B. y Loukas A. 2003. Hookworm aspartic protease, Na‐APR‐2, cleaves human hemoglobin and serum proteins in a host‐specific fashion. J. Infect. Dis. 187 (3): 484–94. 

Williamson A. L., Brindley P. J., Abbenante G., Prociv P., Berry C., Girdwood K., Pridchard D. I., Fairlie D. P., Hotez P., Dalton J. P. y Loukas A. 2002. Cleavage of hemoglobin by hookworm cathepsin D aspartic proteases and its potential contribution to host specificity. FASEB J. 16: 1458–1460. 

Williamson A. L., Lecchi P., Turk B. E., Choe Y., Hotez P., McKerrow J. H., Cantley L. C., Sajid M., Craik C. S. y Loukas A. 2004. A multi‐enzyme cascade of hemoglobin proteolysis in the intestine of blood‐feeding hookworms. J. Biol. Chem. 279 (34): 35950–35957. 

Yamakami K., Hamajima F., Akao S. y Tadakuma T. 1995. Purification and characterization of acid cysteine protease from metacercariae of the mammalian trematode parasite Paragonimus westermani. Eur. J. Biochem. 233 (2): 490–497. 

Yasuda Y., Kageyama T., Akamine A., Shibata M., Kominami E., Uchiyama Y. y Yamamoto K. 1999. Characterization of new fluorogenic substrates for the rapid and sensitive assay of cathepsin E and cathepsin D. J. Biochem. 125 (6): 1137–1143. 

Yonezawa S., Takahashi T., Wang X., Wong R., Hartsuck J. y Tang J. 1988. Structures at the proteolytic processing region of cathepsin D. J. Biol. Chem. 263 (31): 16604–16611. 

Zar J. H. 1984. Biostatistical analysis. Prentice‐Hall. 2. Englewood Cliffs, N.J. 718 Zecchinon L., Claverie P., Collins T., D'Amico S., Delille D., Feller G., Georlette D., Gratia E., 

Hoyoux A., Meuwis M.‐A., Sonan G. y Gerday C. 2001. Did psychrophilic enzymes really win the challenge? Extremophiles 5 (5): 313–321.