La fosfatasa ácida resistente al tartrato ( TRAP o TRAPasa ), también llamada fosfatasa ácida 5, resistente al tartrato ( ACP5 ), es una enzima metaloproteínica monomérica glicosilada expresada en mamíferos. [5] Tiene un peso molecular de aproximadamente 35 kDa, un punto isoeléctrico básico (7,6-9,5) y una actividad óptima en condiciones ácidas. La TRAP se sintetiza como proenzima latente y se activa por escisión y reducción proteolítica . [6] [7] Se diferencia de otras fosfatasas ácidas de mamíferos por su resistencia a la inhibición por tartrato y por su peso molecular.
El mecanismo de hidrólisis del éster de fosfato por TRAP es a través de un mecanismo de ataque nucleofílico, [8] por el cual, la catálisis ocurre con la unión de un sustrato de fosfato al Fe 2+ en el sitio activo de TRAP. Esto es seguido por un ataque nucleofílico por un ligando hidróxido en el átomo de fósforo unido, lo que resulta en la escisión del enlace del éster de fosfato y la producción de un alcohol. La identidad exacta y el mecanismo del ligando hidróxido no están claros, pero se piensa que es un hidróxido que une los iones metálicos dentro del sitio activo o un hidróxido terminal unido a Fe 3+ , con informes contradictorios para ambos mecanismos.
En circunstancias normales, la TRAP se expresa en gran medida en osteoclastos , macrófagos activados , neuronas y en el endometrio porcino durante el embarazo. [9] [10] En ratas recién nacidas, la TRAP también se detecta en el bazo, el timo, el hígado, los riñones, la piel, los pulmones y el corazón en niveles bajos. La expresión de TRAP aumenta en ciertas condiciones patológicas. Estas incluyen la reticuloendoteliosis leucémica ( leucemia de células pilosas ), la enfermedad de Gaucher , la encefalopatía inducida por VIH, el osteoclastoma y la osteoporosis , y las enfermedades óseas metabólicas.
En los osteoclastos, la TRAP se localiza dentro del área del borde ondulado, los lisosomas, las cisternas de Golgi y las vesículas. [7]
El TRAP de los mamíferos está codificado por un gen, que se localiza en el cromosoma 19 (19p13.2–13.3) en los seres humanos y en el cromosoma 9 en los ratones. El ADN del TRAP, como se esperaba a partir de la secuenciación de proteínas , está altamente conservado en toda la clase de los mamíferos. El gen TRAP se ha clonado y secuenciado en especies porcinas, de ratas, humanas y murinas. [11] Los genes TRAP humanos, murinos y porcinos contienen 5 exones y tienen el codón ATG al comienzo del exón 2, siendo el exón 1 no codificante. Dentro del promotor del exón 1, hay tres promotores "específicos de tejido" distintos : 1A, 1B y 1C. [12] Esto permitiría que la expresión de TRAP estuviera estrictamente controlada. A partir de este gen se transcribe un ARNm de 1,5 kb con un marco de lectura abierto (ORF) de 969-975 pb que codifica una proteína de 323-325 aminoácidos. En la rata, el ORF tiene una longitud de 981 pb y codifica una proteína de 327 aminoácidos. TRAP se traduce como un único polipéptido. La transcripción del gen TRAP está regulada por el factor de transcripción asociado a la microftalmia . [13] [14]
Se han atribuido muchas funciones a TRAP, y es probable que sus funciones fisiológicas sean múltiples. Los estudios de knock out en ratones, así como el trastorno humano asociado con la deficiencia genética de TRAP, arrojan algo de luz sobre sus funciones. En estudios knockout, los ratones TRAP −/− muestran osteopetrosis leve , asociada con una actividad osteoclástica reducida. Esto da como resultado un engrosamiento y acortamiento de las cortezas, formación de deformidades similares a mazas en el fémur distal y placas de crecimiento epifisario ensanchadas con mineralización retardada del cartílago, todo lo cual aumenta con la edad. [15] En ratones transgénicos que sobreexpresan TRAP, se produce osteoporosis leve junto con un aumento de la actividad osteoblástica y la síntesis ósea. [16] Las funciones propuestas de TRAP incluyen la desfosforilación de osteopontina / sialoproteína ósea , la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), el transporte de hierro y como factor de crecimiento y diferenciación celular . La deficiencia genética de TRAP, determinada por mutaciones recesivas bialélicas en el gen ACP5, es la base del trastorno humano conocido como espondilocondrodisplasia. [17] El fenotipo clínico involucra el hueso, el sistema nervioso central y el sistema inmunológico. [18] La patogenia probablemente incluye un defecto en la reabsorción ósea, así como una desregulación inmunológica debido a una desfosforilación deficiente de la osteopontina, pero puede ser más compleja y necesita ser dilucidada más a fondo.
Se ha demostrado que la osteopontina y la sialoproteína ósea, fosfoproteínas de la matriz ósea, son sustratos de TRAP in vitro altamente eficientes , que se unen a los osteoclastos cuando se fosforilan. [19] Tras la desfosforilación parcial, tanto la osteopontina como la sialoproteína ósea son incapaces de unirse a los osteoclastos . A partir de este efecto, se ha planteado la hipótesis de que la TRAP se secreta desde el borde ondulado, desfosforila la osteopontina y permite la migración de los osteoclastos y que se produzca una mayor reabsorción.
Las especies reactivas de oxígeno (ROS) se generan en macrófagos y osteoclastos a partir del superóxido (O 2 −. ), que se forma a partir de la acción de la NADPH-oxidasa sobre el oxígeno (O 2 ). [20] Desempeñan un papel esencial en la función de las células fagocíticas.
TRAP, que contiene un hierro activo redox, cataliza la generación de ROS a través de la química de Fenton: [21]
produciendo radicales hidroxilo , peróxido de hidrógeno y oxígeno singlete. En los osteoclastos, las ROS se generan en el borde ondulado y parecen ser necesarias para que se produzca la reabsorción y la degradación.
En la cerda preñada, la uteroferrina se expresa en gran medida en los fluidos uterinos. [22] Debido a la anatomía única del útero porcino y la expresión específica inducida por progesterona de TRAP, se plantea la hipótesis de que la uteroferrina actúa como una proteína de transporte de hierro.
La TRAP está asociada con la migración de osteoclastos a los sitios de resorción ósea y, una vez allí, se cree que la TRAP inicia la diferenciación, activación y proliferación de osteoclastos . Esta hipótesis se formó a partir del examen de la estructura ósea de ratones sin TRAP. Se observó que, además de la osteopetrosis , la formación ósea se produjo de manera aleatoria, donde la microarquitectura era muy irregular. [23]
Se ha descubierto que los ratones con sobreexpresión de TRAP presentan una obesidad grave, lo que ha llevado a la hipótesis de que TRAP está implicada en la obesidad hiperplásica.
