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Mioglobina

La mioglobina (símbolo Mb o MB ) es una proteína que se une al hierro y al oxígeno y que se encuentra en el tejido muscular cardíaco y esquelético de los vertebrados en general y en casi todos los mamíferos. [5] [6] [7] [8] [9] La mioglobina está lejanamente relacionada con la hemoglobina . En comparación con la hemoglobina , la mioglobina tiene una mayor afinidad por el oxígeno y no tiene una unión cooperativa con el oxígeno como lo hace la hemoglobina. [8] [10] La mioglobina consiste en aminoácidos no polares en el núcleo de la globulina, donde el grupo hemo está unido de forma no covalente con el polipéptido circundante de la mioglobina. En los humanos, la mioglobina se encuentra en el torrente sanguíneo solo después de una lesión muscular . [11] [12] [13]

Las altas concentraciones de mioglobina en las células musculares permiten a los organismos contener la respiración durante un período de tiempo más prolongado. Los mamíferos buceadores, como las ballenas y las focas, tienen músculos con una abundancia particularmente alta de mioglobina. [13] La mioglobina se encuentra en el músculo tipo I, tipo II A y tipo II B; aunque muchos textos antiguos describen que la mioglobina no se encuentra en el músculo liso , esto ha demostrado ser erróneo: también hay mioglobina en las células del músculo liso. [14]

La mioglobina fue la primera proteína cuya estructura tridimensional fue revelada mediante cristalografía de rayos X. [15] Este logro fue reportado en 1958 por John Kendrew y asociados. [16] Por este descubrimiento, Kendrew compartió el Premio Nobel de Química de 1962 con Max Perutz . [17] [18] A pesar de ser una de las proteínas más estudiadas en biología, su función fisiológica aún no está establecida de manera concluyente: los ratones modificados genéticamente para carecer de mioglobina pueden ser viables y fértiles, pero muestran muchas adaptaciones celulares y fisiológicas para superar la pérdida. A través de la observación de estos cambios en ratones con mioglobina reducida, se plantea la hipótesis de que la función de la mioglobina se relaciona con el aumento del transporte de oxígeno al músculo y con el almacenamiento de oxígeno; además, sirve como un eliminador de especies reactivas de oxígeno . [19]

En los humanos, la mioglobina está codificada por el gen MB . [20]

La mioglobina puede tomar las formas oximioglobina (MbO 2 ), carboximioglobina (MbCO) y metmioglobina (met-Mb), de manera análoga a la hemoglobina que toma las formas oxihemoglobina (HbO 2 ), carboxihemoglobina (HbCO) y metahemoglobina (met-Hb). [21]

Diferencias con la hemoglobina

Al igual que la hemoglobina, la mioglobina es una proteína citoplasmática que se une al oxígeno en un grupo hemo . Alberga solo un grupo globulina, mientras que la hemoglobina tiene cuatro. Aunque su grupo hemo es idéntico al de la Hb, la Mb tiene una mayor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina, pero una menor capacidad total de almacenamiento de oxígeno. [22] El descubrimiento más reciente revela que la mioglobina facilita la difusión del oxígeno a lo largo de un gradiente, mejorando el transporte de oxígeno en las mitocondrias. [ cita requerida ]

Papel en la cocina

La mioglobina contiene hemo, pigmentos responsables del color de la carne roja . El color que toma la carne está determinado en parte por el grado de oxidación de la mioglobina. En la carne fresca, el átomo de hierro está en el estado de oxidación ferroso (+2) unido a una molécula de oxígeno (O2 ) . La carne bien cocinada es marrón porque el átomo de hierro está ahora en el estado de oxidación férrico (+3), habiendo perdido un electrón. Si la carne ha sido expuesta a nitritos , permanecerá rosada, porque el átomo de hierro está unido a NO, óxido nítrico (es cierto, por ejemplo, en la carne en conserva o en los jamones curados ). Las carnes a la parrilla también pueden adquirir un "anillo de humo" de color rosa rojizo que proviene del centro hemo que se une al monóxido de carbono . [23] La carne cruda envasada en una atmósfera de monóxido de carbono también muestra este mismo "anillo de humo" rosa debido a los mismos principios. Cabe destacar que la superficie de esta carne cruda también muestra el color rosa, que generalmente se asocia en la mente de los consumidores con la carne fresca. Se dice que este color rosado inducido artificialmente puede persistir hasta un año. [24] Se dice que tanto Hormel como Cargill (empresas de procesamiento de carne en los EE. UU.) utilizan este proceso de envasado de carne, y la carne tratada de esta manera ha estado en el mercado de consumo desde 2003. [25]

Las alternativas a la carne han utilizado diversas formas de recrear el sabor "carnoso" asociado con la mioglobina. Impossible Foods utiliza leghemoglobina , una globina que contiene hemo de los nódulos de la raíz de la soja , producida como proteína recombinante en la levadura Komagataella ("Pichia pastoris"). [26] [27] Motif FoodWorks produce una mioglobina bovina recombinante utilizando la levadura Komagataella , [28] considerada GRAS por la FDA. [29] Moolec Science ha diseñado una soja que produce mioglobina porcina en sus semillas llamada "Piggy Sooy"; fue aprobada por el USDA en abril de 2024. [30]

Papel en la enfermedad

La mioglobina se libera del tejido muscular dañado, que contiene concentraciones muy altas de mioglobina. [31] La mioglobina liberada ingresa al torrente sanguíneo, donde niveles altos pueden indicar rabdomiólisis . La mioglobina es filtrada por los riñones , pero es tóxica para el epitelio tubular renal y, por lo tanto, puede causar una lesión renal aguda . [32] No es la mioglobina en sí la que es tóxica (es una protoxina ), sino la porción de ferrihemato que se disocia de la mioglobina en entornos ácidos (p. ej., orina ácida, lisosomas ). [ cita requerida ]

La mioglobina es un marcador sensible de lesión muscular, lo que la convierte en un marcador potencial de ataque cardíaco en pacientes con dolor torácico . [33] Sin embargo, la mioglobina elevada tiene baja especificidad para el infarto agudo de miocardio (IAM) y, por lo tanto, se deben tener en cuenta la CK-MB , la troponina cardíaca , el ECG y los signos clínicos para realizar el diagnóstico. [34]

Estructura y unión

La mioglobina pertenece a la superfamilia de proteínas de las globinas y, al igual que otras globinas, está formada por ocho hélices alfa conectadas por bucles. La mioglobina contiene 154 aminoácidos. [35]

La mioglobina contiene un anillo de porfirina con un hierro en su centro. Un grupo histidina proximal (His-93) está unido directamente al hierro, y un grupo histidina distal (His-64) flota cerca de la cara opuesta. [35] El imidazol distal no está unido al hierro, pero está disponible para interactuar con el sustrato O 2 . Esta interacción fomenta la unión del O 2 , pero no del monóxido de carbono (CO), que todavía se une aproximadamente 240 veces más fuertemente que el O 2 . [ cita requerida ]

La unión de O2 provoca un cambio estructural sustancial en el centro de Fe, que se encoge en radio y se mueve hacia el centro de la cavidad N4. La unión de O2 induce un "emparejamiento de espín": la forma desoxi ferrosa de cinco coordenadas tiene un espín alto y la forma oxi de seis coordenadas tiene un espín bajo y es diamagnética . [ cita requerida ]

Análogos sintéticos

Se han sintetizado muchos modelos de mioglobina como parte de un amplio interés en los complejos de dioxígeno de metales de transición . Un ejemplo bien conocido es la porfirina de cerca de estacas , que consiste en un complejo ferroso de un derivado estéricamente voluminoso de tetrafenilporfirina . [37] En presencia de un ligando de imidazol , este complejo ferroso se une reversiblemente al O 2 . El sustrato de O 2 adopta una geometría doblada, ocupando la sexta posición del centro de hierro. Una propiedad clave de este modelo es la formación lenta del dímero μ-oxo, que es un estado diférrico inactivo. En la naturaleza, tales vías de desactivación son suprimidas por la matriz proteica que evita el acercamiento de los conjuntos de Fe-porfirina. [38]

Un complejo de porfirina de Fe en forma de valla, con sitios de coordinación axial ocupados por metilimidazol (verde) y dioxígeno . Los grupos R flanquean el sitio de unión de O2 .

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Enlaces externos