Grupo prostético: qué es, principales grupos, estructura, funciones
¿Qué es un grupo prostético?
Un grupo prostético es el fragmento de una proteína que no posee naturaleza aminoacídica. En estos casos, la proteína se denomina “heteroproteína” o proteína conjugada, en donde la porción proteica se denomina apoproteína. Contrariamente, las moléculas integradas solamente por aminoácidos se denominan holoproteínas.
Las proteínas pueden clasificarse según la naturaleza del grupo prostético: cuando el grupo es un glúcido, un lípido o un grupo hemo, las proteínas son glicoproteínas, lipoproteínas y hemoproteínas, respectivamente. Además, los grupos prostéticos pueden muy variados: desde metales (Zn, Cu, Mg, Fe) hasta ácidos nucleicos, ácido fosfórico, entre otros.
En algunos casos, las proteínas necesitan componentes extra para desempeñar con éxito sus funciones. Además de los grupos prostéticos están las coenzimas; estas últimas se unen de manera laxa, temporal y débil a la proteína, mientras que los grupos prostéticos se encuentran anclados firmemente a la porción proteica.
Principales grupos prostéticos y sus funciones
Biotina
La biotina es una vitamina hidrofílica del complejo B que participa en el metabolismo de distintas biomoléculas, entre estas la gluconeogénesis, catabolismo de aminoácidos y síntesis de lípidos
Actúa como grupo prostético de diversas enzimas, como la acetil–CoA carboxilasa (de las formas encontradas en la mitocondria y en el citosol), piruvato carboxilasa, propionil–CoA carboxilasa, y la b–metilcrotonil–CoA carboxilasa.
Esta molécula es capaz de acoplarse a dichas enzimas por medio de un residuo de lisina y se encarga del transporte de dióxido de carbono. La función de la biotina en los organismos va más allá de su papel como grupo prostético: participa en la embriogénesis, en el sistema inmune y en la expresión génica.
La clara de huevo crudo posee una proteína llamada avidina, que reprime el uso normal de la biotina; por ello, se recomienda el consumo de huevo cocido porque el calor desnaturaliza a la avidina, perdiendo así la función.
Grupo hemo
El grupo hemo es una molécula de naturaleza porfirínica (un anillo de gran tamaño heterocíclico) que posee en su estructura átomos de hierro capaces de unirse de manera reversible al oxígeno o de ceder y tomar electrones. Es el grupo prostético de la hemoglobina, proteína encargada del transporte de oxígeno y dióxido de carbono.
En las globinas funcionales, el átomo de hierro posee carga +2 y se encuentra en estado de oxidación ferroso, así puede formar cinco o seis enlaces de coordinación. El color rojo característico de la sangre se debe a la presencia del grupo hemo.
El grupo hemo también es el grupo prostético de otras enzimas, como mioglobinas, citocromos, catalasas y peroxidasas.
Flavín mononucleótido y flavín adenín dinucleótido
Estos dos grupos prostéticos están presentes en las flavoproteínas y son derivados de la riboflavina o vitamina B2. Ambas moléculas poseen un sitio activo que sufre reacciones reversibles de oxidación y reducción.
Las flavoproteínas tienen papeles biológicos muy variados. Pueden participar en reacciones de deshidrogenación de moléculas como el succinato, participar en el transporte de hidrógeno en la cadena transportadora de electrones o reaccionar con el oxígeno, generando H2O2.
Pirroloquinolina quinona
Es el grupo prostético de las quinoproteínas, una clase de enzimas deshidrogenasas como la glucosa deshidrogenasa, que participa en la glicólisis y otras vías.
Fosfato de piridoxal
El fosfato de piridoxal es un derivado de la vitamina B6. Se encuentra como grupo prostético de la enzimas amino transferasas.
Es el grupo prostético de la enzima glucógeno fosforilasa y está unido a esta por medio de enlaces covalentes entre el grupo aldehído y el grupo ε–amino de un residuo de lisina en la región central de la enzima. Este grupo ayuda a la ruptura fosforolítica del glucógeno.
Tanto el flavín mononucleótido como el flavín adenín dinucleótido mencionados anteriormente son indispensables para la conversión de la piridoxina o vitamina B6 en el fosfato de piridoxal.
Metilcobalamina
La metilcobalamina es una forma equivalente a la vitamina B12. Estructuralmente posee un centro de cobalto octaédrico y contiene enlaces metal–alquilo. Dentro de sus principales funciones metabólicas está la transferencia de grupos metilo.
Pirofosfato de tiamina
El pirofosfato de tiamina es el grupo prostético de enzimas implicadas en las vías metabólicas principales, como la α–cetoglutarato deshidrogenasa, piruvato deshidrogenasa y transcetolasa.
Del mismo modo, participa en el metabolismo de hidratos de carbono, lípidos y aminoácidos de cadena ramificada. Todas las reacciones enzimáticas que requieren del pirofosfato de tiamina involucran la transferencia de una unidad activada de aldehído.
El pirofosfato de tiamina es sintetizado de manera intracelular por la fosforilación de la vitamina B1 o tiamina. La molécula consiste en un anillo de pirimidina y un anillo de tiazolio con una estructura CH azida.
La deficiencia de pirofosfato de tiamina se traduce en enfermedades neurológicas conocidas como beriberi y síndrome de Wernicke–Korsakoff. Esto ocurre porque el único combustible del cerebro es la glucosa y, como el complejo piruvato deshidrogenasa necesita del pirofosfato de tiamina, el sistema nervioso no dispone de energía.
Molibdopterina
Las molibdopterinas son derivados de la piranopterina; están constituidos por un anillo pirano y dos tiolatos. Son grupos prostéticos o cofactores encontrados en las enzimas que poseen molibdeno o tungsteno.
Se encuentra como grupo prostético de la tiosulfato reductasa, purina hidroxilasa y formiato deshidrogenasa.
Ácido lipoico
El ácido lipoico es el grupo prostético de la lipoamida y se une de manera covalente a la porción proteica por un residuo de lisina.
En su forma reducida, el ácido lipoico posee un par de grupos sulfhidrilos, mientras que en la forma oxidada presenta un disulfuro cíclico.
Se encarga de la reducción del disulfuro cíclico en el ácido lipoico. Además, es el grupo prostético de la transcetilasa y cofactor de distintas enzimas implicadas en el ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs.
Es un componente de gran importancia biológica en las deshidrogenasas de los alfacetoácidos, donde los grupos sulfhidrilos son los encargados de transportar átomos de hidrógeno y grupos acilo.
La molécula es un derivado del ácido graso octanoico y consiste en un carboxilo terminal y un anillo ditional.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son los grupos protéticos de las nucleoproteínas encontradas en los núcleos de la célula, como las histonas, telomerasa y protamina.