Fosfatase alcalina

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Fosfatase alcalina
1ALK.png
Diagrama de fitas da estrutura dimérica dunha fosfatase alcalina bacteriana (N-terminal = azul, C-terminal = vermello).[1]
Identificadores
Número EC 3.1.3.1
Número CAS 9001-78-9
Bases de datos
IntEnz vista de IntEnz
BRENDA entrada de BRENDA
ExPASy vista de NiceZyme
KEGG entrada de KEGG
MetaCyc vía metabólica
PRIAM perfil
Estruturas PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Gene Ontology AmiGO / EGO
Fosfatase alcalina
PDB 1alk EBI.jpg
Estrutura da fosfatase alcalina.[1]
Identificadores
Símbolo Alk_phosphatase
Pfam PF00245
InterPro IPR001952
SMART SM00098
PROSITE PDOC00113
SCOP 1alk
SUPERFAMILY 1alk

A fosfatase alcalina (ALP, ALKP, ALPase, Alk Phos) (EC 3.1.3.1) é un encima hidrolase responsable de quitar grupos fosfato de moitos tipos de moléculas, como os nucleótidos, proteínas, e alcaloides. O proceso de quitar ditos grupos fosfato denomínase desfosforilación. Como indica o seu nome, a fosfatase alcalina é máis efectiva cando actúa en ambientes alcalinos. Ás veces úsase como sinónimo o termo fosfatase básica (ten actividade óptima a pH básico ou alcalino).[2]

En bacterias[editar | editar a fonte]

En bacterias gramnegativas, a fosfatase alcalina está localizada no espazo periplásmico, entre a membrana plasmática e a membrana externa da parede celular. Como este espazo está moito máis suxeito ás variacións ambientais que o interior da célula, a fosfatase alcalina bacteriana é comparativamente resistente á inactivación, desnaturalización, e degradación, e tamén ten unha maior taxa de actividade. Aínda que a función deste encima nas bacterias non está de todo aclarada, a hipótese de que simplemente a bacteria o usa para xerar grupos fosfatos libres para despois captalos e utilizalos está apoiada polo feito de que a bacteria produce xeralmente a fosfatase alcalina só durante a escaseza de fosfato e non cando hai abundancia del.[3] Porén, hai outras posibilidades. Por exemplo, a presenza de grupos fosfato normalmente impide que as moléculas orgánicas pasen a través da membrana; por tanto, desfosforilalas pode ser importante para que a bacteria poida absorber esas moléculas do seu medio.[4] Algunhas complexidades observadas na regulación bacteriana e no metabolismo suxiren que este encima pode ter outros propósitos máis sutís. Porén, no laboratorio as Escherichia coli mutantes que carecen de fosfatase alcalina sobreviven bastante ben, e tamén os mutantes que son incapaces de cortar a produción de fosfatase alcalina.[5]

O pH óptimo para a actividade deste encima en E. coli é de 8,0[6] mentres que nas vacas o pH óptimo é algo maior, de 8,5.[7]

Usos en investigación[editar | editar a fonte]

Un uso típico da fosfatase alcalina no laboratorio é a eliminación de monoésteres para impedir que se autoenlacen.[8]

As fosfatases alcalinas principais usadas en investigación son:

A fosfatase alcalina converteuse nunha útil ferramenta nos laboratorios de bioloxía molecular, debido a que o ADN normalmente posúe grupos fosfato no extremo 5', que moitas veces interesa quitar. Eliminando ditos fosfatos impídese que o ADN se ligue ao unirse o extremo 5' co 3', o que mantén as moléculas de ADN en estado linear ata o seguinte paso do proceso para o cal se vai usar; ademais, a eliminación destes grupos fosfato permite marcalo radioactivamente (substituíndo o fosfato normal por fosfato radioactivo) para medir a presenza do ADN marcado nos seguintes pasos do experimento. Para este propósito a máis útil é a fosfatase alcalina de camarón, xa que é a máis fácil de inactivar unha vez que cumpriu a súa tarefa.

Outro uso importante da fosfatase alcalina é como etiqueta nos inmunoensaios encimáticos.

As células nais pluripotentes indiferenciadas teñen niveis elevados de fosfatase alcalina na súa membrana plasmática, polo que se usa unha tinguidura de fosfatase alcalina para detectar estas células e para probar a pluripotencia (por exemplo, en células nais embrionarias ou en células de carcinoma embrional).[9]

Industria láctea[editar | editar a fonte]

A fosfatase alcalina utilízase habitualmente na industria láctea como un indicador de que a pasteurización foi correcta. Isto débese a que a bacteia que é máis resistente á calor que se encontra no leite, que é Mycobacterium paratuberculosis, se destrúe a temperaturas menores que as necesarias para desnaturalizar a fosfatase alcalina (ALP). Xa que logo, a presenza de fosfatase alcalina é ideal para indicar unha pasteurización correcta.[10][11]

A verificación da pasteurización realízsase normalmente medindo a fluorescencia dunha solución que emite fluorescencia cando se expón a fosfatase alcalina activa. Os ensaios fluorimétricos son necesarios nalgúns países para probar que a fosfatase alcalina foi desnaturalizada,[12] xa que as probas de p-nitrofenilfosfato non se consideran neles suficientemente adecuadas para asegurar os estándares sanitarios.

Alternativamente pode utilizarse o cambio de cor do substrato para-nitrofenilfosfato nunha solución tamponada (Test de Aschaffenburg Mullen).[13] O leite cru produce tipicamente unha coloración amarela nun par de minutos, mentres que o leite debidamente pasteurizado non debería cambiar de cor. Non obstante, hai algunhas excepcións, como no caso de fosfatases alcalinas estables á calor producidas por algunhas bacterias, pero estas especies de bacterias non deberían estar presentes no leite en condicións normais.

Inhibidores[editar | editar a fonte]

Todos os isoencimas da fosfatase alcalina de mamíferos agás o placentario (PALP e SEAP) son inhibidos pola homoarxinina, e, de xeito similar, todos, agás o intestinal e o placentario son bloqueados polo levamisole. Quentar durante ~2 horas a 65 °C inactiva a maioría dos isoencimas excepto as isoforma`s placentarias (PALP e SEAP).[14] O fosfato é outro inhibidor, que inhibe competitivamente a fosfatase alcalina.[15]

En humanos[editar | editar a fonte]

Fisioloxía[editar | editar a fonte]

En humanos, a fosfatase alcalina está presente en todos os tecidos do corpo, mais está especialmente concentrada no fígado, condutos biliares, ril, óso, mucosa intestinal e a placenta. Os humanos e a maioría doutros animais conteñen os seguintes isoencimas de fosfatase alcalina:

  • ALPI – intestinal (peso molecular de 150 kDa)
  • ALPL – non específico de tecido (fígado/óso/ril)
  • ALPP – placentario (isoencima Regan)

Uso en diagnósticos[editar | editar a fonte]

Os niveis normais de fosfatase alcalina en adultos son aproximadamente de 20 a 140 IU/L,[16] aínda que os niveis son significativamente maiores en nenos e mulleres preñadas. As análises sanguíneas deben sempre interpretarse usando o rango de referencia do laboratorio que realizou a proba. Poden darse niveis altos de fosfatase alcalina se hai obstrución dos condutos biliares.[17] Ademais, increméntase a fosfatase alcalina se hai unha activa formación de óso, xa que a fosfatase alcalina é un subproduto da actividade dos osteoblastos (como no caso da enfermidade ósea de Paget ou osteíte deformante). Os niveis son tamén elevados en persoas con enfermidade celíaca sen tratar.[18] A diminución dos niveis de fosfatase alcalina son menos comúns que a elevación. A fonte destes niveis elevados pode deducirse ao obter os niveis séricos de gamma glutamiltransferase (GGT). Un incremento concomitante de fosfatase alcalina con GGT pode ser un signo de enfermidade hepatobiliar.[19]

Niveis elevados[editar | editar a fonte]

Se non está claro por que os niveis de fosfatase alcalina están elevados, os estudos dos isoencimas utilizando electroforese poden confirmar a fonte desa fosfatase alcalina. A estabilidade á calor tamén distingue os isoencimas óseo e hepático (o óseo desnaturalízase e o hepático resiste). A fosfatase alcalina placentaria está elevada nos seminomas[20] e nas formas activas de raquitismo, e nas seguintes doenzas e condicións:[21]

Niveis diminuídos[editar | editar a fonte]

As seguintes condicións ou doenzas poden orixinar niveis reducidos de fosfatase alcalina:

Ademais, os seguintes fármacos reducen os niveis de fosfatase alcalina:

  • Anticonceptivos orais.[22]

Fosfatase alcalina de leucocitos[editar | editar a fonte]

A fosfatase alcalina de leucocitos (LAP) encóntrase nos glóbulos vermellos. Nestas células os niveis de LAP poden servir de axuda para diagnosticar certas condicións.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. 1,0 1,1 PDB 1ALK: Kim EE, Wyckoff HW (March 1991). "Reaction mechanism of alkaline phosphatase based on crystal structures. Two-metal ion catalysis". J. Mol. Biol. 218 (2): 449–64. PMID 2010919. doi:10.1016/0022-2836(91)90724-K. 
  2. Tamás L, Huttová J, Mistrk I, Kogan G (2002). "Effect of Carboxymethyl Chitin-Glucan on the Activity of Some Hydrolytic Enzymes in Maize Plants" (PDF). Chem. Pap. 56 (5): 326–329. 
  3. Horiuchi T, Horiuchi S, Mizuno D (May 1959). "A possible negative feedback phenomenon controlling formation of alkaline phosphomonoesterase in Escherichia coli". Nature 183 (4674): 1529–30. PMID 13666805. doi:10.1038/1831529b0. 
  4. Ammerman JW, Azam F (March 1985). "Bacterial 5-nucleotidase in aquatic ecosystems: a novel mechanism of phosphorus regeneration". Science 227 (4692): 1338–40. PMID 17793769. doi:10.1126/science.227.4692.1338. 
  5. Wanner BL, Latterell P (October 1980). "Mutants affected in alkaline phosphatase, expression: evidence for multiple positive regulators of the phosphate regulon in Escherichia coli". Genetics 96 (2): 353–66. PMC 1214304. PMID 7021308. 
  6. Garen A, Levinthal C (March 1960). "A fine-structure genetic and chemical study of the enzyme alkaline phosphatase of E. coli. I. Purification and characterization of alkaline phosphatase". Biochim. Biophys. Acta 38: 470–83. PMID 13826559. doi:10.1016/0006-3002(60)91282-8. 
  7. Harada M, Udagawa N, Fukasawa K, Hiraoka BY, Mogi M (February 1986). "Inorganic pyrophosphatase activity of purified bovine pulp alkaline phosphatase at physiological pH". J. Dent. Res. 65 (2): 125–7. PMID 3003174. doi:10.1177/00220345860650020601. 
  8. Maxam AM, Gilbert W (1980). "Sequencing end-labeled DNA with base-specific chemical cleavages". Meth. Enzymol. Methods in Enzymology 65 (1): 499–560. ISBN 978-0-12-181965-1. PMID 6246368. doi:10.1016/S0076-6879(80)65059-9. 
  9. "Appendix E: Stem Cell Markers". Stem Cell Information. National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services. Consultado o 2013-09-24. 
  10. Kay, H.D.; et al. "Some results of the application of a simple test for efficiency of pasteurisation". The Lancet (en inglés) 225 (5835): 1516 – 1518. doi:10.1016/S0140-6736(01)12532-8. 
  11. Hoy, W.A.; et al. "The phosphatase test for efficient pasteurisation". The Lancet (en inglés) 230 (5949): 595 – 598. doi:10.1016/S0140-6736(00)83378-4. 
  12. BS EN ISO 11816-1:2013
  13. Aschaffenburg R, Mullen JEC (1949). "A rapid and simple phosphatase test for milk". Journal of Dairy Research 16 (1): 58–67. doi:10.1017/S0022029900005288. 
  14. Alkaline Phosphatase Why It Is Done de Everday Health.com. Retrieved October 15, 2012.
  15. Iqbal, J (2011) “Ann enzyme immobilized microassay in capillary electrophoresis for characterization and inhibition studies of alkaline phosphatases” J Anal. Biochem. 414, 226-231
  16. "MedlinePlus Medical Encyclopedia: ALP isoenzyme test". 
  17. ALP: The Test
  18. Preussner, Harold T, HT (March 1998). "Detecting coeliac disease in your patients". American Family Physician 57 (5): 1023–1034. PMID 9518950. 
  19. Vroon, David. "Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations. 3rd edition". 
  20. Lange PH, Millan JL, Stigbrand T, Vessella RL, Ruoslahti E, Fishman WH (August 1982). "Placental alkaline phosphatase as a tumor marker for seminoma". Cancer Res. 42 (8): 3244–7. PMID 7093962. 
  21. Dugdale, David C. "ALP-bloodtest:MedlinePlus Medical Encyclopedia". MedlinePlus. Consultado o 2014-02-26. 
  22. Schiele F, Vincent-Viry M, Fournier B, Starck M, Siest G (November 1998). "Biological effects of eleven combined oral contraceptives on serum triglycerides, gamma-glutamyltransferase, alkaline phosphatase, bilirubin and other biochemical variables". Clin. Chem. Lab. Med. 36 (11): 871–8. PMID 9877094. doi:10.1515/CCLM.1998.153. 
  23. Arceci RJ, Hann IM, Smith OP, ed. (2006). Pediatric hematology (3rd ed.). Wiley-Blackwell. p. 763. ISBN 978-1-4051-3400-2. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Bibliografía[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]