Aspectos estructurales de enzimas involucradas en el metabolismo de la glucosa y de sus disfunciones

CARRIZO, MARÍA E.

Córdoba

Congreso; XVII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2022

Asociación Argentina de Cristalografía

La glucosa es una de las principales fuentes de energía metabólica en diversos tipos celulares. Dependiendo de las necesidades de la célula y del tipo celular, la glucosa puede tener diferentes destinos, siendo los más importantes su degradación a través de la vía de la glicólisis y su almacenamiento bajo la forma de glucógeno. La glicólisis involucra una secuencia de diez reacciones enzimáticas en las que una molécula de glucosa es convertida a dos moléculas de piruvato con la generación concomitante de 2 moléculas de ATP. Esta vía cumple un rol clave en el metabolismo energético al proveer una parte significativa de la energía usada por la mayoría de los organismos. Desde hace unos años, en nuestro laboratorio nos enfocamos en el estudio de varias de las enzimas involucradas en este proceso, entre las que destacan la triosa fosfato isomerasa (TFI) y la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH). La TFI cataliza la isomerización reversible de la dihidroxiacetona fosfato (DHAP) a D-gliceraldehído-3-fosfato (G3P). La deficiencia de TFI humana (hTFI) es una patología que resulta letal en los primeros años de vida. Hasta la actualidad se han descrito nueve mutaciones puntuales de hTFI relacionadas a la enfermedad cuya consecuencia es la expresión de la enzima con muy baja o nula función glicolítica. La GAPDH, en cambio, cataliza la fosforilación oxidativa del G3P para formar 1,3-difosfoglicerato en presencia de NAD+ y de fosfato inorgánico. Esta enzima es considerada una proteína multifuncional puesto que además de su función glicolítica está involucrada en una gran variedad de procesos. GAPDH también forma agregados de tipo amiloide cuando es expuesta a agentes dadores de óxido nítrico, en coincidencia con su presencia en tejidos de pacientes con ciertas enfermedades neurodegenerativas. En este contexto, resultados de nuestro laboratorio muestran que dicha agregación es inhibida por el NAD+, el cofactor de GAPDH.En cuanto a la síntesis de glucógeno, este es un proceso iniciado por la enzima glucogenina, una autoglucosiltransferasa que cataliza la unión covalente de una glucosa a una de sus tirosinas y, sobre ese primer residuo, la formación de una cadena de aproximadamente 12 glucosas. La síntesis continúa con la acción de las enzimas glucógeno sintasa y ramificante, responsables de la estructura característica del polisacárido. Como consecuencia de deficiencias genéticas de la actividad de alguna de estas enzimas o de las responsables de la degradación del polisacárido, surgen un tipo de desórdenes metabólicos hereditarios denominados glucogenosis, caracterizados por la presencia de glucógeno en cantidades anormales o con una estructura anómala. Una de las glucogenosis descritas más recientemente es la tipo XV, causada por mutaciones en el gen que codifica a glucogenina.En esta presentación expondré algunos de los aportes de nuestro grupo de trabajo a estas temáticas, haciendo énfasis en los estudios cristalográficos realizados con la intención de determinar, a nivel molecular, el motivo de la falta de función de mutantes patológicas de TFI y glucogenina, y el rol inhibitorio del NAD+ en la agregación de GAPDH.