La mioglobina (símbolo Mb o MB ) es una proteína fijadora de hierro y oxígeno que se encuentra en el tejido del músculo cardíaco y esquelético de los vertebrados en general y de casi todos los mamíferos. [5] [6] [7] [8] [9] La mioglobina está relacionada lejanamente 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 la hemoglobina. [8] [10] La mioglobina consta de aminoácidos no polares en el núcleo de la globulina, donde el grupo hemo está unido de forma no covalente con el polipéptido circundante de mioglobina. En los seres humanos, la mioglobina se encuentra en el torrente sanguíneo sólo 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 los músculos 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 se reveló mediante cristalografía de rayos X. [15] Este logro fue informado 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 genéticamente modificados para carecer de mioglobina pueden ser viables y fértiles, pero muestran muchas adaptaciones celulares y fisiológicas para superar la pérdida. Al observar estos cambios en ratones con depleción de mioglobina, se plantea la hipótesis de que la función de la mioglobina se relaciona con un mayor transporte de oxígeno al músculo y con el almacenamiento de oxígeno; además, sirve como carroñero de especies reactivas de oxígeno . [19]
En los seres 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]
Al igual que la hemoglobina, la mioglobina es una proteína citoplasmática que une oxígeno a un grupo hemo . Alberga sólo un grupo de 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 menos capacidad total de almacenamiento de oxígeno. [22] El descubrimiento más reciente revela que la mioglobina facilita la difusión de oxígeno a favor de un gradiente, mejorando el transporte de oxígeno en las mitocondrias. [ cita necesaria ]
La mioglobina contiene hemo, pigmentos responsables del color de la carne roja . El color que adquiere la carne está determinado en parte por el grado de oxidación de la mioglobina. En la carne fresca, el átomo de hierro se encuentra en estado de oxidación ferroso (+2) unido a una molécula de oxígeno (O 2 ). La carne bien cocida es marrón porque el átomo de hierro se encuentra ahora en estado de oxidación férrico (+3), habiendo perdido un electrón. Si la carne ha estado expuesta a nitritos , permanecerá rosada, porque el átomo de hierro está unido al NO, óxido nítrico (lo cual es cierto, por ejemplo, en la carne en conserva o en los jamones curados ). Las carnes asadas 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" rosado debido a los mismos principios. Cabe destacar que la superficie de esta carne cruda también muestra el color rosa, que los consumidores suelen asociar con la carne fresca. Este color rosado inducido artificialmente puede persistir, según se informa, hasta un año. [24] Se informa que Hormel y Cargill (empresas procesadoras 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 varias formas de recrear el sabor "carnoso" asociado con la mioglobina. Impossible Foods utiliza leghemoglobina , una globina que contiene hemo procedente del nódulo de la raíz de soja , producida como proteína recombinante en la levadura Komagataella ("Pichia pastoris"). [26] [27] Motif FoodWorks produce una mioglobina bovina recombinante utilizando 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 aprobado por el USDA en abril de 2024. [30]
La mioglobina se libera del tejido muscular dañado, que contiene concentraciones muy altas de mioglobina. [31] La mioglobina liberada ingresa al torrente sanguíneo, donde los 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 lesión renal aguda . [32] No es la mioglobina en sí la que es tóxica (es una protoxina ), sino la porción ferrihemato que se disocia de la mioglobina en ambientes ácidos (p. ej., orina ácida, lisosomas ). [ cita necesaria ]
La mioglobina es un marcador sensible de lesión muscular, lo que la convierte en un marcador potencial de ataque cardíaco en pacientes con dolor en el pecho . [33] Sin embargo, la mioglobina elevada tiene una especificidad baja 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]
La mioglobina pertenece a la superfamilia de proteínas de las globinas y, como ocurre con otras globinas, consta de ocho hélices alfa conectadas por bucles. La mioglobina contiene 153 aminoácidos. [35]
La mioglobina contiene un anillo de porfirina con un hierro en el centro. Un grupo de histidina proximal (His-93) está unido directamente al hierro y un grupo de 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 de O 2 , pero no del monóxido de carbono (CO), que todavía se une aproximadamente 240 veces más fuerte que el O 2 . [ cita necesaria ]
La unión de O 2 provoca un cambio estructural sustancial en el centro de Fe, que se contrae en radio y se mueve hacia el centro de la bolsa de N4. La unión de O 2 induce el "emparejamiento de espín": la forma desoxi ferrosa de cinco coordenadas tiene un alto espín y la forma oxi de seis coordenadas es de bajo espín y diamagnética . [ cita necesaria ]
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 valla , que consiste en un complejo ferroso de un derivado estéricamente voluminoso de la tetrafenilporfirina . [37] En presencia de un ligando imidazol , este complejo ferroso se une reversiblemente al O 2 . El sustrato de O 2 adopta una geometría curvada, ocupando la sexta posición del centro del hierro. Una propiedad clave de este modelo es la lenta formación del dímero μ-oxo, que es un estado diférrico inactivo. En la naturaleza, estas vías de desactivación son suprimidas por una matriz proteica que impide el acercamiento de los conjuntos de Fe-porfirina. [38]
La mioglobina es una proteína de 17,8 kD que se encuentra en el músculo cardíaco y esquelético y que forma complejos con las moléculas de hierro.
Las fibras musculares altamente oxidativas contienen mucha mioglobina. Tiene dos funciones en el músculo: almacena oxígeno para usarlo durante el ejercicio intenso y mejora la difusión a través del citosol al transportar oxígeno. Al unirse al O2, la mioglobina (Mb) proporciona una segunda vía de difusión del O2 a través del citosol celular.
La mioglobina (Mb) es una proteína globular que contiene hemo y que se encuentra en abundancia en las células de los miocitos del corazón y del músculo esquelético.
La mioglobina sirve como amortiguador de O2 y para almacenar O2 en el músculo. Todas las mioglobinas y subunidades de β-hemoglobina de los vertebrados conocidas tienen una estructura similar, pero la mioglobina se une al O2 con mayor avidez cuando la Po2 es baja (fig. 47-5) porque es un monómero (es decir, no sufre un cambio conformacional significativo con la oxigenación). Por lo tanto, la mioglobina permanece completamente saturada a tensiones de O2 entre 15 y 30 mm Hg y descarga su O2 a las mitocondrias musculares sólo a tensiones de O2 muy bajas.
Sin embargo, la mioglobina no es específica de la necrosis miocárdica, especialmente en presencia de lesión del músculo esquelético e insuficiencia renal .
La mioglobina no es específica para la muerte de los miocitos cardíacos y sus niveles pueden elevarse en la enfermedad renal y en el daño al músculo esquelético.
La mioglobina es una proteína fijadora de oxígeno ubicada principalmente en los músculos. La mioglobina sirve como reservorio local de oxígeno que puede proporcionar oxígeno temporalmente cuando el suministro de oxígeno en sangre es insuficiente durante períodos de intensa actividad muscular. El hierro dentro del grupo hemo debe estar en estado Fe+2 para unirse al oxígeno. Si el hierro se oxida al estado Fe+3, se forma metmioglobina.
La mioglobina es una proteína hemo de unión a oxígeno de bajo peso molecular que se encuentra exclusivamente en las células del corazón y del músculo esquelético. En la sangre, la mioglobina se une principalmente a las globulinas plasmáticas, un complejo que los riñones filtran. Si la concentración plasmática excede la capacidad de unión plasmática (1,5 mg/dl en humanos), la mioglobina comienza a aparecer en la orina. Altas concentraciones de mioglobina pueden cambiar el color de la orina a un color marrón rojizo oscuro.
La mioglobina es una proteína hemo que se encuentra tanto en el músculo esquelético como en el cardíaco. La mioglobina generalmente se libera en la circulación tan pronto como 1 hora después del infarto de miocardio... La mioglobina tiene una especificidad clínica pobre debido a la presencia de grandes cantidades de mioglobina en el músculo esquelético. Algunos estudios sugieren agregar la prueba de mioglobina a la prueba de troponina I para mejorar el valor diagnóstico [4]. La mioglobina, al ser una proteína pequeña, se excreta en la orina y se encuentran niveles elevados de mioglobina sérica en pacientes con insuficiencia renal aguda (síndrome urémico). La insuficiencia renal aguda también es una complicación de la rabdomiólisis, ...