Peroxisoma

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Estrutura dun peroxisoma.
Distribución dos peroxisomas marcados coa variante monomérica eqFP611 en células HEK293 durante a mitose.

Os peroxisomas (chamados inicialmente microcorpos) son orgánulos celulares atopados en practicamente todas as células eucariotas.[1] Teñen o aspecto de pequenas vesículas de 0,3-1,5 μm provistas dunha membrana semipermeable, que conteñen numerosos encimas (identificáronse máis de 50 en distintos tecidos), que interveñen principalmente no metabolismo oxidativo da célula, entre os que destaca a catalase.[2]. A miúdo o contido do orgánulo aparece cristalizado nas micrografías. Os peroxisomas foron identificados como orgánulos polo citólogo belga Christian de Duve en 1967,[3] despois de que fosen descritas unha década antes por Rhodin nunha tese de doutoramento.[4]

Funcións[editar | editar a fonte]

Interveñen no catabolismo dos ácidos graxos de cadea longa, D-aminoácidos, poliaminas, e na biosíntese de plasmalóxenos, e certos fosfolípidos fundamentais para o funcionamento normal do cerebro e pulmóns dos mamíferos.[5] Neles desenvólvese aproximadamente o 10% da actividade total de dous encimas que interveñen na vía metabólica das pentosas fosfato, o cal é moi importante no metabolismo enerxético.[5] Discútese moito se están implicados tamén na síntese de isoprenoides e colesterol nos animais.[5] Outras funcións coñecidas dos peroxisomas son realizar o ciclo do glioxilato nas sementes en xerminación (estes peroxisomas denomínanse glioxisomas), na fotorrespiración nas follas, na glicólise nos protozoos tripanosomas (estes chámanse "glicosomas"), e na oxidación e asimilación de metanol e aminas en certos lévedos.

A principal función dos peroxisomas é a rotura de ácidos graxos de cadea moi longa por medio da β-oxidación. Na célula animal os ácidos graxos de cadea moi longa (de máis de 24 C) convértense en ácidos graxos de cadea media, os cales son despois enviados á mitocondria para completaren alí a súa β-oxidación e despois son respirados e reducidos a dióxido de carbono e auga. Nas células de lévedos e plantas este proceso realízase exclusivamente nos peroxisomas.[6]

Ademais, nas células animais as primeiras reaccións da síntese de plasmalóxenos tamén ocorren nos peroxisomas. Os plasmalóxenos son os fosfolípidos máis abundantes da mielina. A deficiencia en plasmalóxenos causa profundas anormalidades na mielinación das neuronas, o cal é unha das razóns que explica que as alteracións no funcionamento dos peroxisomas afecten ao sistema nervioso.[6] Os peroxisomas xogan tamén un importante papel na produción de ácidos biliares, os cales son importantes para a absorción das graxas e vitaminas liposolubles, como as vitaminas A e K.

Os peroxisomas conteñen encimas oxidativos, tales como a catalase, D-aminoáacido oxidase, e ácido úrico oxidase.[7] Non obstante, os humanos carecemos deste último encima, o que explica a gota, doenza causada pola acumulación de ácido úrico.

Certos encimas que se atopan dentro do peroxisoma usan o osíxeno molecular para retirar átomos de hidróxeno de certos substratos orgánicos (indicados como R nas fórmulas), en reaccións oxidativas, producindo como resultado peróxido de hidróxeno (H2O2, que é tóxico):

\mathrm{RH}_\mathrm{2} + \mathrm{O}_\mathrm{2} \rightarrow \mathrm{R }+ \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2

A catalase, outro encima do peroxisoma, usa este H2O2 para oxidar outros substratos, incluíndo fenois, ácido fórmico, formaldehido, e alcohol, por medio dunha reacción de peroxidación:

\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 + \mathrm{R'H}_2 \rightarrow \mathrm{R'} + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O},

eliminando deste modo o velenoso peróxido de hidróxeno.

Esta reacción é importante nas células do fígado e riles, onde os peroxisomas detoxifican diversas substancias tóxicas que penetran no sangue. Por exemplo, o alcohol etílico (etanol) inxerido polos humanos oxídase a acetaldehido deste modo nos peroxisomas dos hepatocitos do fígado.

Ademais, cando se acumula na célula un exceso de H2O2, a catalase convértea en H2O por medio desta reacción:

2\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \rightarrow 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{O}_2

Nas plantas superiores, os peroxisomas conteñen tamén unha complexa batería de encimas antioxidantes, como a superóxido dismutase, os compoñentes do ciclo do ascorbato-glutatión, e as NADP-deshidroxenases da vía das pentosas fosfato. Está demostrada a xeración de radicais superóxido (O2•-) e (NO).[8][9]

Os peroxisomas das células vexetais interveñen na loita contra contra invasións fúnxicas. A infección fúnxica fai que a planta fabrique e libere no exterior da célula glucosinolato, unha molécula con propiedades antifúnxicas, grazas á acción das proteínas peroxisómicas PEN2 e PEN3.[10]

Formación dos peroxisomas[editar | editar a fonte]

Os peroxisomas son vesículas que derivan do retículo endoplásmico e poden replicarse por fisión.[11] As proteínas da matriz interna do peroxisoma tradúcense no citoplasma antes de ser importadas ao interior do orgánulo. Estas proteínas están marcadas con determinadas secuencias específicas de aminoácidos situadas no seu extremo C-terminal (secuencia PTS1) ou no N-terminal (secuencia PTS2), que indican que deben ser importadas ao interior do orgánulo. Coñécense polo menos 32 proteínas peroxisómicas, chamadas peroxinas,[12] que participan no recrutamento do contido encimático do peroxisoma. As proteínas non necesitan despregarse para ser importadas ao peroxisoma, xa que os receptores das proteínas, as peroxinas PEX5 e PEX7, fan todo o traxecto levando o cargamento proteico que transportan (o cal presenta as secuencias de aminoácidos sinaladoras PTS1 ou PTS2, respectivamente) ata o interior do peroxisoma, onde liberan a proteína transportada e despois retornan ao citosol, fenómeno chamado reciclado.[13] Sábese tamén que se require a hidrólise do ATP para o reciclado dos receptores de volta ao citosol. Ademais, a ubiquitinación parece ser fundamental para a exportación das peroxinas PEX5 desde o peroxisoma ao citosol.

Doenzas asociadas aos peroxisomas[editar | editar a fonte]

Coñécense máis de 25 doenzas relacionadas coa disfunción das actividades encimáticas dos peroxisomas, coñecidas como anomalías da bioxénese de peroxisomas (PBD).[2]

Trátase de enfermidades hereditarias autosómicas recesivas pouco frecuentes caracterizadas por alteracións no cerebro, riles, fígado e esqueleto. A máis grave é a síndrome de Zellweger, debida á ausencia de peroxisomas funcionais, xa que fallan os mecanismos de importación dos encimas ao interior do peroxisoma. Outras doenzas son causadas polo fallo dun só encima ou por defectos nos transportadores da membrana do peroxisoma.[14]

Orixe evolutiva[editar | editar a fonte]

Aínda que as proteínas que conteñen os peroxisomas varían dunha especie a outra, a presenza constante de certas delas en moitas especies foi utilizada para formular unha teoría endosimbiótica para explicar a orixe do orgánulo. Segundo esta teoría os peroxisomas evolucionaron a partir de bacterias que invadiron como parasitos outras células de maior tamaño, e moi gradualmente desenvolveron con elas unha relación endosimbiótica.[15] Porén, certos descubrimentos puxeron en dúbida esta idea.[16] Por exemplo, mutantes sen peroxisomas poden recuperar os seus peroxisomas se lles introducimos o xene normal ou salvaxe (non mutado).

Outra teoría controvertida que se suxeriu recentemente é que os peroxisomas poderían ter orixe nunha simbiose con actinobacterias.[17][18]

En dúas análises evolutivas do proteoma peroxisómico feitas independentemente atopáronse homoloxías con compoñentes do interior da célula. Nunha delas as homoloxías eran entre a maquinaria peroxisómica de importación e certa vía da degradación de proteínas asociada ao retículo endoplasmático, coñecida polas siglas inglesas ERAD,[19][20] . Na outra había analoxías con certo número de encimas metabólicos que eran probablemente recrutados da mitocondria.[20]

Actualmente moitos científicos sosteñen que os peroxisomas prevaleceron desde a súa aparición como adaptación contra os continuos efectos tóxicos aos que se expón unha célula que mantén un metabolismo aerobio e produce accidentalmente especies reactivas do osíxeno (ROS). Estas especies químicas reaccionan rapidamente con elementos fundamentais para a estabilidade celular como o ADN, de aí que se lles atribúa un importante papel no envellecemento e na aparición de tumores e cancro. En particular, as ROS poden desequilibrar o estado de redución do citoplasma, o que provocaría un bloqueo da cadea transportadora de electróns mitocondrial e a parada transitoria na produción de enerxía.

Orgánulos relacionados cos peroxisomas[editar | editar a fonte]

Outros orgánulos da familia dos microcorpos relacionados cos peroxisomas inclúen os glioxisomas das plantas e fungos filamentosos, glicosomas de protozoos cinetoplástidos, como os tripanosomas[21] e os corpos de Voronin dos fungos filamentosos.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Gabaldón T (2010). "Peroxisome diversity and evolution.". Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 365 (1541): 765–73. DOI:10.1098/rstb.2009.0240. PMC 2817229. PMID 20124343. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2817229.
  2. 2,0 2,1 Devlin, T. M. 2004. Bioquímica, 4ª edición. Reverté, Barcelona. ISBN 84-291-7208-4
  3. de Duve C (1969). "The peroxisome: a new cytoplasmic organelle". Proc. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 173 (30): 71–83. DOI:10.1098/rspb.1969.0039. PMID 4389648.
  4. Rhodin, J (1954). "Correlation of ultrastructural organization and function in normal and experimentally changed proximal tubule cells of the mouse kidney". Doctorate Thesis. Karolinska Institutet, Stockholm.
  5. 5,0 5,1 5,2 Wanders RJ, Waterham HR (2006). "Biochemistry of mammalian peroxisomes revisited". Annu. Rev. Biochem. 75: 295–332. DOI:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133329. PMID 16756494.
  6. 6,0 6,1 Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). "Chapter 12: Peroxisomes". Molecular Biology of the Cell (Fourth ed.). New York. ISBN 0-8153-3218-1. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.section.2194.
  7. del Río LA, Sandalio LM, Palma JM, Bueno P, Corpas FJ (1992). "Metabolism of oxygen radicals in peroxisomes and cellular implications". Free Radic. Biol. Med. 13 (5): 557–80. DOI:10.1016/0891-5849(92)90150-F. PMID 1334030.
  8. Corpas F.J., Barroso, J.B., del Río, L.A. (2001). "Peroxisomes as a source of reactive oxygen species and nitric oxide signal molecules in plant cells". Trends Plant Sci 6 (4): 145–150. DOI:10.1016/S1360-1385(01)01898-2. PMID 11286918.
  9. Corpas FJ et al. (2004). "Cellular and subcellular localization of endogenous nitric oxide in young and senescent pea plants". Plant Physiol 136 (1): 2722–2733. DOI:10.1104/pp.104.042812. PMC 523336. PMID 15347796. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=523336.
  10. Bednarek P, Pislewska-Bednarek M, Svatos A, Schneider B, Doubsky J, Mansurova M, Humphry M, Consonni C, Panstruga R, Sanchez-Vallet A, Molina A, Schulze-Lefert P (January 2009). "A glucosinolate metabolism pathway in living plant cells mediates broad-spectrum antifungal defense". Science 323 (5910): 101–6. DOI:10.1126/science.1163732. PMID 19095900.
  11. Hoepfner D, Schildknegt D, Braakman I, Philippsen P, Tabak HF (2005). "Contribution of the endoplasmic reticulum to peroxisome formation". Cell 122 (1): 85–95. DOI:10.1016/j.cell.2005.04.025. PMID 16009135.
  12. Saleem RA, Smith JJ, Aitchison JD (2006). "Proteomics of the peroxisome". Biochim. Biophys. Acta 1763 (12): 1541–51. DOI:10.1016/j.bbamcr.2006.09.005. PMC 1858641. PMID 17050007. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1858641.
  13. http://www.cell.com/abstract/S0092-8674%2801%2900310-5
  14. López-Terradas Covisa, J. M. 1999. Introducción al estudio de las enfermedades peroxisomales. Rev de Neurol.
  15. Lazarow PB, Fujiki Y (1985). "Biogenesis of peroxisomes". Annu. Rev. Cell Biol. 1: 489–530. DOI:10.1146/annurev.cb.01.110185.002421. PMID 3916321.
  16. Fagarasanu A, Fagarasanu M, Rachubinski, RA (2007). "Maintaining peroxisome populations: a story of division and inheritance". Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 23: 321–344. DOI:10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123456. PMID 17506702.
  17. Duhita, et al; Le, HA; Satoshi, S; Kazuo, H; Daisuke, M; Takao, S (2009). "The origin of peroxisomes: The possibility of an actinobacterial symbiosis.". Gene 450 (1-2): 18–24. DOI:10.1016/j.gene.2009.09.014. PMID 19818387.
  18. Gabaldón T, Capella-Gutiérrez S (October 2010). "Lack of phylogenetic support for a supposed actinobacterial origin of peroxisomes". Gene 465 (1-2): 61–5. DOI:10.1016/j.gene.2010.06.004. PMID 20600706.
  19. Schlüter A, Fourcade S, Ripp R, Mandel JL, Poch O, Pujol A (2006). "The evolutionary origin of peroxisomes: an ER-peroxisome connection". Mol Biol Evol 23 (4): 838–45. DOI:10.1093/molbev/msj103. PMID 16452116.
  20. 20,0 20,1 Gabaldón T, Snel B, van Zimmeren F, Hemrika W, Tabak H, Huynen MA (2006). "Origin and evolution of the peroxisomal proteome". Biol. Direct 1: 8. DOI:10.1186/1745-6150-1-8. PMC 1472686. PMID 16556314. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1472686.
  21. Blattner J, Swinkels B, Dörsam H, Prospero T, Subramani S, Clayton C (December 1992). "Glycosome assembly in trypanosomes: variations in the acceptable degeneracy of a COOH-terminal microbody targeting signal". J. Cell Biol. 119 (5): 1129–36. DOI:10.1083/jcb.119.5.1129. PMC 2289717. PMID 1447292. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2289717.

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Commons
Commons ten máis contidos multimedia na categoría: Peroxisoma

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]