stringtranslate.com

mioglobina

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 sólo se encuentra en el torrente sanguíneo 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 consideran 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]

Diferencias con la hemoglobina.

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.

Papel en la cocina

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]

Papel en la enfermedad

La mioglobina se libera del tejido muscular dañado, que contiene concentraciones muy altas de mioglobina. [26] La mioglobina liberada ingresa al torrente sanguíneo, donde los niveles altos conducen a 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 . [27] 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 ).

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 . [28] 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. [29]

Estructura y unión

La mioglobina pertenece a la superfamilia de proteínas de las globinas y, al igual que otras globinas, consta de ocho hélices alfa conectadas por bucles. La mioglobina contiene 153 aminoácidos. [30]

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. [30] 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 .

La unión de O 2 provoca un cambio estructural sustancial en el centro de Fe, cuyo radio se contrae 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 ]

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 valla , que consiste en un complejo ferroso de un derivado estéricamente voluminoso de la tetrafenilporfirina . [32] 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. [33]

"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 del O2 .

Ver también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000198125 - Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000018893 - Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia humana de PubMed:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed del ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Ordway GA, Garry DJ (septiembre de 2004). "Mioglobina: una hemoproteína esencial en el músculo estriado". La Revista de Biología Experimental . 207 (parte 20): 3441–6. doi : 10.1242/jeb.01172 . PMID  15339940.
  6. ^ Mecha MR, Hornick JL (2011). "Inmunohistología de neoplasias óseas y de tejidos blandos". Inmunohistoquímica diagnóstica . Elsevier. págs. 83-136. doi :10.1016/b978-1-4160-5766-6.00008-x. ISBN 978-1-4160-5766-6. 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.
  7. ^ Feher J (2017). "Transporte de oxígeno y dióxido de carbono". Fisiología humana cuantitativa . Elsevier. págs. 656–664. doi :10.1016/b978-0-12-800883-6.00064-1. ISBN 978-0-12-800883-6. 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.
  8. ^ ab Wilson MT, Reeder BJ (2006). "MIOGLOBINA". Enciclopedia de medicina respiratoria . Elsevier. págs. 73–76. doi :10.1016/b0-12-370879-6/00250-7. ISBN 978-0-12-370879-3. 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.
  9. ^ Boncyk JC (2007). "Hipoxia perioperatoria". Complicaciones en Anestesia . Elsevier. págs. 193-199. doi :10.1016/b978-1-4160-2215-2.50052-1. ISBN 978-1-4160-2215-2. 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 más 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.
  10. ^ Hardison RC (diciembre de 2012). "Evolución de la hemoglobina y sus genes". Cold Spring Harb Perspect Med . 2 (12): a011627. doi : 10.1101/cshperspect.a011627. PMC 3543078 . PMID  23209182. 
  11. ^ Chung MJ, Brown DL (julio de 2018). "Diagnóstico del infarto agudo de miocardio". En Brown DL (ed.). Libro electrónico de cuidados intensivos cardíacos . págs. 91–98.e3. doi :10.1016/B978-0-323-52993-8.00009-6. ISBN 9780323529938. S2CID  260507329. Sin embargo, la mioglobina no es específica de la necrosis miocárdica, especialmente en presencia de lesión del músculo esquelético e insuficiencia renal .
  12. ^ Sekhon N, pavo real WF (2019). "Biomarcadores para ayudar en la evaluación del dolor torácico". Biomarcadores en enfermedades cardiovasculares . Elsevier. págs. 115-128. doi :10.1016/b978-0-323-54835-9.00011-9. ISBN 978-0-323-54835-9. S2CID  59548142. 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.
  13. ^ ab Nelson DL, Cox MM (2000). Principios de bioquímica de Lehninger (3ª ed.). Nueva York: Worth Publishers. pag. 206.ISBN _ 0-7167-6203-X.(El enlace de Google Books es la edición de 2008)
  14. ^ Qiu Y, Sutton L, Riggs AF (septiembre de 1998). "Identificación de mioglobina en músculo liso humano". Revista de Química Biológica . 273 (36): 23426–32. doi : 10.1074/jbc.273.36.23426 . PMID  9722578.
  15. ^ (EE. UU.) Fundación Nacional de Ciencias: Cronología del banco de datos de proteínas (21 de enero de 2004). Consultado el 17.03.2010.
  16. ^ Kendrew JC, Bodo G, Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H, Phillips DC (marzo de 1958). "Un modelo tridimensional de la molécula de mioglobina obtenido mediante análisis de rayos X". Naturaleza . 181 (4610): 662–6. Código Bib :1958Natur.181..662K. doi :10.1038/181662a0. PMID  13517261. S2CID  4162786.
  17. ^ Stoddart C (1 de marzo de 2022). "Biología estructural: cómo las proteínas obtuvieron su primer plano". Revista Conocible . doi : 10.1146/conocible-022822-1 . Consultado el 25 de marzo de 2022 .
  18. ^ El Premio Nobel de Química 1962
  19. ^ Garry DJ, Kanatous SB, Mammen PP (2007). "Conocimientos moleculares sobre el papel funcional de la mioglobina". Hipoxia y Circulación . Avances en Medicina y Biología Experimentales. vol. 618. Saltador. págs. 181–93. doi :10.1007/978-0-387-75434-5_14. ISBN 978-0-387-75433-8. PMID  18269197.
  20. ^ Akaboshi E (1985). "Clonación del gen de la mioglobina humana". Gen. _ 33 (3): 241–9. doi :10.1016/0378-1119(85)90231-8. PMID  2989088.
  21. ^ Harvey JW (2008). "Metabolismo del hierro y sus trastornos". Bioquímica Clínica de Animales Domésticos . Elsevier. págs. 259–285. doi :10.1016/b978-0-12-370491-7.00009-x. ISBN 978-0-12-370491-7. 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.
  22. ^ Wilson MT, Reeder BJ (2006), "MYOGLOBIN", en Laurent GJ, Shapiro SD (eds.), Encyclopedia of Respiratory Medicine , Oxford: Academic Press, págs. 73–76, doi :10.1016/b0-12-370879 -6/00250-7, ISBN 978-0-12-370879-3
  23. ^ McGee H (2004). Sobre la comida y la cocina: la ciencia y la tradición de la cocina . Nueva York: Scribner. pag. 148.ISBN _ 0-684-80001-2.
  24. ^ Fraqueza MJ, Barreto AS (septiembre de 2011). "Enfoque de mezclas de gases para mejorar la vida útil de la carne de pavo envasada en atmósfera modificada: el efecto del monóxido de carbono". Ciencia avícola . 90 (9): 2076–84. doi : 10.3382/ps.2011-01366 . PMID  21844276.
  25. ^ "Las empresas cárnicas defienden el uso de monóxido de carbono". Negocio . Tribuna estelar de Minneapolis. Associated Press. 30 de octubre de 2007. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2013 . Consultado el 11 de febrero de 2013 .
  26. ^ Berridge BR, Van Vleet JF, Herman E (2013). "Sistemas del músculo cardíaco, vascular y esquelético". Manual de patología toxicológica de Haschek y Rousseaux . Elsevier. págs. 1567-1665. doi :10.1016/b978-0-12-415759-0.00046-7. ISBN 978-0-12-415759-0. 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.
  27. ^ Naka T, Jones D, Baldwin I, Fealy N, Bates S, Goehl H, et al. (abril de 2005). "Aclaramiento de mioglobina mediante hemofiltración de flujo súper alto en un caso de rabdomiólisis grave: reporte de un caso". Cuidado crítico . 9 (2): R90-5. doi : 10.1186/cc3034 . PMC 1175920 . PMID  15774055. 
  28. ^ Weber M, Rau M, Madlener K, Elsaesser A, Bankovic D, Mitrovic V, et al. (noviembre de 2005). "Utilidad diagnóstica de nuevos inmunoensayos para los marcadores cardíacos cTnI, mioglobina y masa CK-MB". Bioquímica Clínica . 38 (11): 1027–30. doi :10.1016/j.clinbiochem.2005.07.011. PMID  16125162.
  29. ^ Dasgupta A, Wahed A (2014). "Marcadores cardíacos". Química Clínica, Inmunología y Control de Calidad de Laboratorio . Elsevier. págs. 127-144. doi :10.1016/b978-0-12-407821-5.00008-5. ISBN 978-0-12-407821-5. 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 en pacientes con insuficiencia renal aguda (síndrome urémico) se encuentran niveles elevados de mioglobina sérica. La insuficiencia renal aguda también es una complicación de la rabdomiólisis, ...
  30. ^ ab Número de acceso al recurso proteico universal P02144 en UniProt .
  31. ^ Drago RS (1980). "Reacciones de radicales libres de sistemas de metales de transición". Revisiones de Química de Coordinación . 32 (2): 97-110. doi :10.1016/S0010-8545(00)80372-0.
  32. ^ Collman JP, Brauman JI, Halbert TR, Suslick KS (octubre de 1976). "Naturaleza de la unión de O2 y CO a metaloporfirinas y proteínas hemo". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 73 (10): 3333–7. Código bibliográfico : 1976PNAS...73.3333C. doi : 10.1073/pnas.73.10.3333 . PMC 431107 . PMID  1068445. 
  33. ^ Lippard SJ, Berg JM (1994). Principios de la química bioinorgánica . Mill Valley, CA: Libros de ciencias universitarias. ISBN 0-935702-73-3.

Otras lecturas

enlaces externos