La L -(+)-( S )- canavanina es un aminoácido no proteinogénico que se encuentra en ciertas plantas leguminosas . Está relacionado estructuralmente con el α-aminoácido proteinogénico L - arginina , con la única diferencia de que se reemplaza un puente metileno (- CH
2- unidad) en arginina con un grupo oxa (es decir, un átomo de oxígeno ) en canavanina. La canavanina se acumula principalmente en las semillas de los organismos que la producen, donde sirve tanto como un compuesto defensivo altamente perjudicial contra los herbívoros (debido a que las células la confunden con arginina) como una fuente vital de nitrógeno para el embrión en crecimiento. [ cita requerida ] La L - canalina relacionada es similar a la ornitina .
El mecanismo de toxicidad de la canavanina es que los organismos que la consumen suelen incorporarla por error en sus propias proteínas en lugar de la L -arginina, lo que produce proteínas estructuralmente aberrantes que pueden no funcionar correctamente. La escisión por arginasa también produce canalina , un potente insecticida.
La toxicidad de la canavanina puede aumentar en condiciones de inanición de proteínas, [1] y la toxicidad de la canavanina, resultante del consumo de semillas de Hedysarum alpinum con una concentración de 1,2% de canavanina peso/peso, se ha visto implicada en la muerte de un desnutrido Christopher McCandless . [2] (McCandless fue el tema del libro (y posterior película ) de Jon Krakauer Into the Wild ).
Los ratones NZB/W F1, NZB y DBA/2 alimentados con L-canavanina desarrollan un síndrome similar al lupus eritematoso sistémico , [1] mientras que los ratones BALB/c alimentados con una dieta constante de proteína que contenía 1% de canavanina no mostraron cambios en su esperanza de vida. [3]
Las semillas y brotes de alfalfa contienen L - canavanina, que se ha relacionado con síntomas similares al lupus en primates , incluidos los humanos, y otras enfermedades autoinmunes. A menudo, dejar de consumirla revierte el problema. [4] [5] [6]
Algunos herbívoros especializados toleran la L -canavanina porque la metabolizan eficientemente (cf. L -canalina) o evitan su incorporación a sus propias proteínas nacientes.
Los herbívoros pueden metabolizar la canavanina de manera eficiente. El escarabajo Caryedes brasiliensis es capaz de descomponer la canavanina en canalina, y luego desintoxicarla mediante desaminación reductiva para formar homoserina y amoníaco. Como resultado, el escarabajo no solo tolera la sustancia química, sino que la utiliza como fuente de nitrógeno para sintetizar sus otros aminoácidos y así poder desarrollarse. [7]
Un ejemplo de esta capacidad se puede encontrar en las larvas del gusano cogollero del tabaco Heliothis virescens , que pueden tolerar grandes cantidades ( concentración letal 50 o LC50 300 mM) de canavanina en la dieta. [8] Estas larvas evitan meticulosamente la incorporación de L -canavanina en sus proteínas nacientes debido a la expresión gastrointestinal de la canavanina hidrolasa, una enzima que escinde la L -canavanina en L -homoserina e hidroxiguanidina, y la L -arginina quinasa, que fosforila la L -canavanina. [9] Por el contrario, las larvas del gusano cuerno del tabaco Manduca sexta solo pueden tolerar cantidades minúsculas (1,0 microgramo por kilogramo de peso corporal fresco) de canavanina en la dieta porque su arginina - ARNt ligasa tiene poca o ninguna capacidad discriminatoria. Nadie ha examinado experimentalmente la arginina-ARNt sintetasa de estos organismos. Pero estudios comparativos de la incorporación de L -arginina y L -canavanina radiomarcadas han demostrado que en Manduca sexta , la proporción de incorporación es de aproximadamente 3 a 1. [10]
Las semillas de Dioclea megacarpa contienen altos niveles de canavanina. Sin embargo, el escarabajo Caryedes brasiliensis puede tolerarlo, ya que posee la ligasa de arginina-ARNt más altamente discriminante conocida (hasta 1982). En este insecto, el nivel de L -canavanina radiomarcada incorporada a las proteínas recién sintetizadas es apenas medible. Además, este escarabajo utiliza la canavanina como fuente de nitrógeno (ver arriba). [11]
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