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Protoporfirina IX

La protoporfirina IX es un compuesto orgánico , clasificado como una porfirina , que desempeña un papel importante en los organismos vivos como precursor de otros compuestos críticos como el hemo ( hemoglobina ) y la clorofila . Es un sólido de color intenso que no es soluble en agua. El nombre suele abreviarse como PPIX .

La protoporfirina IX contiene un núcleo de porfina , un macrociclo tetrapirrólico con un marcado carácter aromático . La protoporfirina IX es esencialmente plana, excepto por los enlaces NH que están doblados fuera del plano de los anillos, en direcciones opuestas (trans). [2]

Nomenclatura

El término general protoporfirina se refiere a los derivados de la porfirina que tienen los átomos de hidrógeno externos en los cuatro anillos de pirrol reemplazados por otros grupos funcionales. El prefijo proto a menudo significa 'primero' en la nomenclatura científica (como protóxido de carbono ), por lo que se cree que Hans Fischer acuñó el nombre protoporfirina como la primera clase de porfirinas. [3] Fischer describió el hemo privado de hierro convirtiéndose en la porfirina "proto-", particularmente en referencia a la porfirina de Hugo Kammerer. [4] [5] En tiempos modernos, "proto-" especifica una especie de porfirina que tiene grupos laterales de metilo, vinilo y carboxietilo/propionato. [6]

Fischer también generó el sistema de nombres en números romanos que incluye 15 análogos de protoporfirina, sin embargo, el sistema de nombres no es sistemático. [7] Un nombre alternativo para el hemo es protoporfirina de hierro IX (hierro PPIX). PPIX contiene cuatro grupos metilo −CH 3 (M), dos grupos vinilo −CH=CH 2 (V) y dos grupos de ácido propiónico −CH 2 −CH 2 −COOH (P). El sufijo "IX" indica que estas cadenas se presentan en el orden circular MV-MV-MP-PM alrededor del ciclo externo en las siguientes posiciones respectivas: c2,c3-c7,c8-c12,c13-c17,c18. [7]

Los puentes de metino de PPIX se denominan alfa (c5), beta (c10), gamma (c15) y delta (c20). En el contexto del hemo, la biotransformación metabólica por la hemooxigenasa da como resultado la apertura selectiva del puente alfa-metino para formar biliverdina / bilirrubina . En este caso, la bilina resultante lleva el sufijo IXα que indica que la molécula original era protoporfirina IX escindida en la posición alfa. La oxidación no enzimática puede dar como resultado la apertura del anillo en otras posiciones del puente. [8] El uso de letras griegas en este contexto se origina del trabajo pionero de Georg Barkan en 1932. [9]

Propiedades

Ocurrencia natural

El compuesto se encuentra en la naturaleza en forma de complejos donde los dos átomos de hidrógeno internos son reemplazados por un catión metálico divalente . Cuando se forma un complejo con un catión de hierro (II) (ferroso) Fe 2+ , la molécula se denomina hemo . Los hemo son grupos prostéticos en algunas proteínas importantes. Estas proteínas que contienen hemo incluyen hemoglobina, mioglobina y citocromo c . También se pueden formar complejos con otros iones metálicos, como el zinc . [11]

Biosíntesis

El compuesto se sintetiza a partir de precursores acíclicos a través de un monopirrol ( porfobilinógeno ) y luego un tetrapirrol (un porfirinógeno , específicamente uroporfirinógeno III ). Este precursor se convierte en protoporfirinógeno IX , que se oxida a protoporfirina IX. [11] El último paso está mediado por la enzima protoporfirinógeno oxidasa .

Síntesis de protoporfirina IX a partir de protoporfirinógeno-IX

La protoporfirina IX es un precursor importante de grupos prostéticos biológicamente esenciales como el hemo, el citocromo c y las clorofilas. Como resultado, varios organismos pueden sintetizar este tetrapirrol a partir de precursores básicos como la glicina y el succinil-CoA , o el ácido glutámico . A pesar de la amplia gama de organismos que sintetizan protoporfirina IX, el proceso se conserva en gran medida desde las bacterias hasta los mamíferos, con unas pocas excepciones claras en las plantas superiores. [12] [13] [14]

En la biosíntesis de dichas moléculas, el catión metálico se inserta en la protoporfirina IX mediante enzimas llamadas quelatasas . Por ejemplo, la ferroquelatasa convierte el compuesto en hemo B (es decir, Fe-protoporfirina IX o protohemo IX). En la biosíntesis de la clorofila, la enzima quelatasa de magnesio la convierte en Mg-protoporfirina IX.

Derivados de metaloprotoporfirina IX descritos

La protoporfirina IX reacciona con las sales de hierro en el aire para formar el complejo FeCl(PPIX). [15] El hemo coordinado con cloro se conoce como hemina. Muchos otros metales además del Fe forman complejos similares al hemo cuando se coordinan con PPIX. Los derivados del cobalto son de particular interés porque también funcionan como transportadores de oxígeno. [16] Se han investigado otros metales (níquel, estaño, cromo) por su valor terapéutico. [17]

Palepron es la sal disódica de la protoporfirina IX. [18]

Historia

Es posible que Laidlaw haya aislado por primera vez el PPIX en 1904. [5]

Importancia clínica

La fluorescencia de protoporfirina IX a partir de la administración de 5-ALA se utiliza en la cirugía guiada por fluorescencia del glioblastoma . [19] [20]

Véase también

Referencias

  1. ^ "protoporfirina IX". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  2. ^ Winslow S. Caughey; James A. Ibers (1977). "Estructura cristalina y molecular de la porfirina de base libre, éster dimetílico de protoporfirina IX". J. Am. Chem. Soc . 99 (20): 6639–6645. doi :10.1021/ja00462a027. PMID  19518.
  3. ^ Vicente, Maria da GH; Smith, Kevin M. (2014). "Síntesis y funcionalizaciones de macrociclos de porfirina". Current Organic Synthesis . 11 (1): 3–28. doi :10.2174/15701794113106660083. ISSN  1570-1794. PMC 4251786 . PMID  25484638. 
  4. ^ Fischer, Hans (1930). "Sobre la hemina y las relaciones entre la hemina y la clorofila" (PDF) . Premio Nobel .
  5. ^ ab With, Torben K. (1980-01-01). "Una breve historia de las porfirinas y las porfirias". Revista Internacional de Bioquímica . 11 (3–4): 189–200. doi :10.1016/0020-711X(80)90219-0. ISSN  0020-711X. PMID  6993245.
  6. ^ Neves, Ana Carolina de Oliveira; Galván, Ismael (2020). "Modelos para porfirias humanas: ¿Se han pasado por alto los animales en la naturaleza?". BioEssays . 42 (12): 2000155. doi :10.1002/bies.202000155. ISSN  1521-1878. PMID  33155299. S2CID  226269267.
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