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Ácido yodoacético

El ácido yodoacético es un compuesto orgánico con la fórmula química I C H 2 C O 2 H . Es un derivado del ácido acético . Es un compuesto tóxico, porque, como muchos haluros de alquilo , es un agente alquilante .

Reacciona con los residuos de cisteína en las proteínas . Se utiliza a menudo para modificar los grupos −SH y evitar la nueva formación de enlaces disulfuro después de la reducción de los residuos de cistina a cisteína durante la secuenciación de proteínas .

En 1929, el Dr. Einar Lundsgaard (1899-1968) descubrió que el músculo envenenado in vitro con ácido yodoacético es incapaz de producir lactato ya que la glucólisis del glucógeno muscular está bloqueada, lo que provoca que el músculo resulte en una contractura eléctricamente silenciosa. [3] [4] [ aclaración necesaria ] Fue recordar este descubrimiento lo que llevó al Dr. Brian McArdle en 1951, a especular que uno de sus pacientes que tenía contracturas musculares electromiográficamente silenciosas provocadas por actividad aeróbica de alta intensidad y actividad anaeróbica debía tener un mecanismo de glucógeno muscular defectuoso. [5]

Inhibidor de la peptidasa

El yodoacetato es un inhibidor irreversible de todas las peptidasas de cisteína , y el mecanismo de inhibición se produce a partir de la alquilación del residuo de cisteína catalítica (véase el esquema). En comparación con su derivado amida, la yodoacetamida , el yodoacetato reacciona sustancialmente más lentamente. Esta observación parece contradictoria con la reactividad química estándar, sin embargo, la presencia de una interacción favorable entre el ion imidazolio positivo de la histidina catalítica y el grupo carboxilo cargado negativamente del ácido yodoacético es la razón de la mayor actividad de la yodoacetamida. [6]

Mecanismo de inhibición irreversible de las cisteína peptidasas con yodoacetato.

Posible terapia contra el cáncer

Varios estudios han demostrado que el yodoacetato tiene efectos antitumorales. En 2002, Fawzia Fahim demostró que "un único tratamiento con IAA en ratones con tumores aumentó significativamente los niveles de actividad de lactato deshidrogenasa (LDH) plasmática, mientras que también disminuyó significativamente los niveles de glucosa plasmática y proteína total hepática, ARN y ADN, en comparación con los controles normales". [7] En 1975, Melvin S. Rhein, Joyce A. Filppi y Victor S. Moore demostraron que el yodoacetato mejoraba la respuesta inmunitaria de la médula ósea. [8] En 1966, Charles A. Apffel, Barry G. Arnason y John H. Peters demostraron la actividad antitumoral del yodoacetato. [9]

Como subproducto de desinfección

El yoduro es un ion natural que se puede encontrar en muchas fuentes de agua y se oxida fácilmente con los desinfectantes de aguas residuales. Uno de los productos de la oxidación del yoduro es el ácido hipoyodoso o hipoyodito (HOI y OI − respectivamente), que son capaces de reaccionar con materiales orgánicos de fondo para generar subproductos de desinfección yodados (DBP), incluido el ácido yodoacético. En un estudio realizado por Plewa, et al., se determinó que el IAA era uno de los más citotóxicos de los estudiados, con una dosis letal media del orden de magnitud de 10 −5 M. Fue el más genotóxico de más de 60 DBP estudiados y es el DBP más genotóxico identificado hasta ahora. [10] El ácido yodoacético ha exhibido rasgos que lo indican como un carcinógeno potencial , sin embargo, no se ha demostrado que sea cancerígeno. [11] La tendencia continúa en teratogenicidad , con la potencia del ácido yodoacético superando la de sus análogos bromados y clorados. [12] Su toxicidad se correlaciona con su capacidad como agente alquilante , que modificará los residuos de cisteína en las proteínas. [13] Los ácidos monohaloacéticos son los más tóxicos, y la toxicidad aumenta con el tamaño del halógeno. El ácido yodoacético es más tóxico que el ácido bromoacético y mucho más tóxico que el ácido cloroacético . [14]

Referencias

  1. ^ Dippy, JFJ; Hughes, SRC; Rozanski, A. (1959). "Las constantes de disociación de algunos ácidos succínicos disustituidos simétricamente". Journal of the Chemical Society : 2492–2498. doi :10.1039/jr9590002492.
  2. ^ GHS: GESTIS 510268
  3. ^ Shorr, E.; Barker, SB; Malam, M. (18 de febrero de 1938). "La influencia del ácido yodoacético en el metabolismo respiratorio de los tejidos de los mamíferos". Science . 87 (2251): 168–169. Bibcode :1938Sci....87..168S. doi :10.1126/science.87.2251.168. ISSN  0036-8075. PMID  17740354.
  4. ^ Lundsgaard, E., Bioquímica. Z., 217.162 (1930).
  5. ^ Layzer, Robert B. (7 de febrero de 1985). "Enfermedad de McArdle en la década de 1980". New England Journal of Medicine . 312 (6): 370–371. doi :10.1056/NEJM198502073120609. ISSN  0028-4793. PMID  3855500.
  6. ^ Polgár, L. (1979). "Efectos de los isótopos de deuterio en la acilación de la papaína. Evidencia de la falta de catálisis básica general y de la interacción enzima-grupo saliente". Revista Europea de Bioquímica . 98 (2): 369–374. doi : 10.1111/j.1432-1033.1979.tb13196.x . PMID  488108.
  7. ^ Fahim, FA; Esmat, AY; Mady, EA; Ibrahim, EK (2003). "Actividades antitumorales del yodoacetato y el dimetilsulfóxido contra el crecimiento del carcinoma de Ehrlich sólido en ratones". Investigación biológica . 36 (2): 253–262. doi : 10.4067/S0716-97602003000200015 . PMID  14513720.
  8. ^ Rhein, MS; Filppi, JA; Moore, VS (1975). "Efecto del yodoacetato en la inmunocompetencia de la médula ósea de ratones AKR" (PDF) . Cancer Research . 35 (6): 1514–1519. PMID  1093673.
  9. ^ Apffel, CA; Arnason, BG; Peters, JH (1966). "Inducción de inmunidad tumoral con células tumorales tratadas con yodoacetato". Nature . 209 (5021): 694–696. Bibcode :1966Natur.209..694A. doi :10.1038/209694a0. PMID  5922128. S2CID  4296138.
  10. ^ Plewa, Michael J.; Wagner, Elizabeth D.; Richardson, Susan D.; Thruston, Alfred D. Jr.; Woo, Yin-Tak; McKague, A. Bruce (2004). "Caracterización química y biológica de los subproductos de la desinfección del agua potable con yodoácido recientemente descubiertos". Environmental Science & Technology . 38 (18): 4713–4722. Bibcode :2004EnST...38.4713P. doi :10.1021/es049971v. PMID  15487777.
  11. ^ Wei, Xiao; Wang, Shu; Zheng, Weiwei; Wang, Xia; Liu, Xiaolin; Jiang, Songhui; Pi, Jingbo; Zheng, Yuxin; Él, Gengsheng; Qu, Weidong (2013). "El ácido yodoacético, subproducto de la desinfección del agua potable, induce la transformación tumorigénica de las células NIH3T3". Ciencia y tecnología ambientales . 47 (11): 5913–5920. Código Bib : 2013EnST...47.5913W. doi :10.1021/es304786b. PMID  23641915.
  12. ^ Richard, Ann M.; Hunter, E. Sidney III (1996). "Relaciones cuantitativas estructura-actividad para la toxicidad del desarrollo de los ácidos haloacéticos en cultivos de embriones completos de mamíferos". Teratology . 53 (6): 352–360. doi :10.1002/(SICI)1096-9926(199606)53:6<352::AID-TERA6>3.0.CO;2-1. PMID  8910981.
  13. ^ "Producto n.° 35603". Productos de biología de proteínas de Thermo Scientific Pierce .
  14. ^ Richardson, Susan D.; Plewa, Michael J.; Wagner, Elizabeth D.; Shoeny, Rita; DeMarini, David M (2007). "Presencia, genotoxicidad y carcinogenicidad de subproductos de desinfección regulados y emergentes en el agua potable: una revisión y una hoja de ruta para la investigación". Mutation Research . 636 (1–3): 178–242. doi :10.1016/j.mrrev.2007.09.001. PMID  17980649.

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