PEROXISOMASPEROXISOMAS

PEROXISOMAS

-Los peroxisomas fueron descubiertos en 1954 por Johannes Rhodin que los llamó “microcuerpos” pero por mucho tiempo no se supo su función.

El nombre de “peroxisoma” fue dado por Christian De Duve en 1965, cuando pudo identificar algunas de sus enzimas componentes.

-Hoy se sabe que participan en distintos procesos, dependiendo de las especie, la célula y el tejido.

-Metabolismo de Radicales libres de Oxígeno

-Fotorespiración en vegetales

-Síntesis de colesterol y otros lípidos

-Formación de bilis

-Catabolismo de cadenas largas de ácidos grasos

-Catabolismo de purinas, prostaglandinas y leucotrienos

-Detoxificación de alcohol en el hígado

-Metabolismo de estradiol

El peroxisoma es un organelo celular que El peroxisoma es un organelo celular que

está presente en todos los tejidos excepto está presente en todos los tejidos excepto

en el eritrocito maduro. en el eritrocito maduro.

Es particularmente prominente en el Es particularmente prominente en el

hígado, donde puede ocupar del 1.5 al 2% hígado, donde puede ocupar del 1.5 al 2%

del volumen celular parenquimatoso, y en del volumen celular parenquimatoso, y en

el riñón. el riñón.

Los Los peroxisomas peroxisomas son son organelos pequeños y organelos pequeños y esféricos, limitados por esféricos, limitados por membranas, muy parecidos a membranas, muy parecidos a los lisosomas, aunque se los lisosomas, aunque se distinguen de éstos porque distinguen de éstos porque disponen de contenidos disponen de contenidos enzimáticos muy diferentes: enzimáticos muy diferentes: – El análisis bioquímico muestra El análisis bioquímico muestra

un contenido de un contenido de peroxidasa, peroxidasa, catalasa, uratooxidasa y catalasa, uratooxidasa y aminoacidooxidasaaminoacidooxidasa, es decir, , es decir, enzimas totalmente diferentes enzimas totalmente diferentes de las que se encuentran en los de las que se encuentran en los lisosomas. lisosomas.

Estas vesículas en su matriz contienen Estas vesículas en su matriz contienen enzimas (enzimas (oxidasasoxidasas) relacionadas con diversas ) relacionadas con diversas vías metabólicas oxidativas (aminoácidos, vías metabólicas oxidativas (aminoácidos, ácido úrico). ácido úrico). Como producto secundario de sus procesos Como producto secundario de sus procesos proporcionan un sustrato para reacciones en proporcionan un sustrato para reacciones en las cuales se genera las cuales se genera peróxido de hidrógenoperóxido de hidrógeno, , cuya acumulación en la célula puede resultar cuya acumulación en la célula puede resultar perjudicial.perjudicial.– Por ello, en los peroxisomas está presente Por ello, en los peroxisomas está presente

otra enzima, la otra enzima, la catalasacatalasa, que se encarga de , que se encarga de catalizar la ruptura de peróxido de H dando catalizar la ruptura de peróxido de H dando como resultado oxígeno más agua. como resultado oxígeno más agua.

Peroxisomal Biogenesis

Las principales funciones de los peroxisomas son:

Llevan a cabo reacciones oxidativas de Llevan a cabo reacciones oxidativas de degradación de ácidos grasos y aminoácidos degradación de ácidos grasos y aminoácidos

La presencia de catalasa y peroxidasa son las La presencia de catalasa y peroxidasa son las que usan los peroxisomas en el hígado para que usan los peroxisomas en el hígado para descomponer las moléculas de alcohol en descomponer las moléculas de alcohol en sustancias que puedan ser eliminadas del sustancias que puedan ser eliminadas del organismo. organismo. – Aproximadamente una cuarta parte del Aproximadamente una cuarta parte del

alcohol que entra en el hígado se procesa en alcohol que entra en el hígado se procesa en los peroxisomas. los peroxisomas.

Enzymes have a Ser-Lys-Leu Enzymes have a Ser-Lys-Leu (SKL) sequence on carboxyl (SKL) sequence on carboxyl terminus which signals for terminus which signals for peroxisome uptake peroxisome uptake

SKL on enzyme is recognized SKL on enzyme is recognized by a cytosolic carrier protein by a cytosolic carrier protein

Enzyme-carrier protein Enzyme-carrier protein complex can then bind to a complex can then bind to a membrane receptor for membrane receptor for internalization internalization

INCORPORACIÓN DE ENZIMAS ESPECÍFICAS AL PEROXISOMA

Peroxisomal Biogenesis

Pex11 is involved in peroxisome propagation

El estrés oxidativo ocurre en un sistema El estrés oxidativo ocurre en un sistema celular cuando la producción de radicales celular cuando la producción de radicales libres excede la capacidad antioxidante de libres excede la capacidad antioxidante de dicho sistema.dicho sistema.

Radicales libres

Antioxidantes

Estrés oxidativo

LaLa

LaLa

La oxidación de los ácidos grasos en los La oxidación de los ácidos grasos en los peroxisomas es de importancia particular peroxisomas es de importancia particular ya que por esta vía se obtiene la mayor ya que por esta vía se obtiene la mayor fuente de energía metabólica.fuente de energía metabólica.En las células animales los ácidos grasos En las células animales los ácidos grasos son oxidados tanto en los peroxisomas son oxidados tanto en los peroxisomas como en las mitocondriascomo en las mitocondriasEn levaduras y plantas la oxidación de los En levaduras y plantas la oxidación de los ácidos grasos está restringida a los ácidos grasos está restringida a los peroxisomasperoxisomas

A.- Metabolismo del peróxido de hidrógeno: es el papel más importante de los peroxisomas, el H2O2 se forma por la existencia en el mismo orgánulo de las oxidasas que en general, transfieren electrones directamente desde sus respectivos sustratos, al oxigeno molecular (O2) formando H2O2:

RH2 + O2 ------------- R + H2O2

Actuando inmediatamente la Catalasa:

2H2O2 ------------------ O2 + 2H2O

B Los peroxisomas también degradan H2O2 producido en otras partes de la célula: en diferentes partes de la célula, las oxidaciones dan lugar a pequeñas cantidades de aniones superóxido (O-

2) conocidos comúnmente como radicales libres. Estos radicales son muy reactivos y la superóxido dismutasa se encarga de eliminarlos:

2(O2 -) + 2 H+ ---------------------------- H2O2 + O2

C En el peroxisoma, la catalasa utiliza al H2O2 para neutralizar sustancias tóxicas: en células hepáticas y renales la catalasa actúa como enzima detoxificante utilizando H2O2 para neutralizar su toxicidad:

H2O2 + TH2 ---------------------- 2 H2O + T

(en donde TH2 simboliza a la sustancia tóxica y T a la misma sustancia después de su oxidación)

Ejemplos de sustancias tóxicas neutralizadas por este mecanismo:

- Los fenoles

- Formaldehído

- Ácido fórmico

- Etanol (parte del etanol ingerido con las bebidas alcohólocas es metabolizado en los peroxisomas, en donde la catalasa lo oxida a acetaldehído).

Si los radicales libres no son Si los radicales libres no son eficientemente eliminados estos pueden eficientemente eliminados estos pueden ser deletéreos:ser deletéreos:

– Proteínas Proteínas – Lípidos Lípidos – Ácidos nucleicos Ácidos nucleicos

Los productos oxidados por la acumulación de los radicales libres disminuyen la actividad biológica, y la función celular.

Necrosis o apoptosis celular

Atherosclerosis 141 (1998) 17-30

OO22 Superóxido SuperóxidoHH22OO22 Peróxido de Peróxido de

HidrógenoHidrógenoNO Óxido Nítrico NO Óxido Nítrico

ROS normalmente producidos en el organismo y esenciales para la fisiología normal, moderan la degeneración celular en estados de enfermedad.

Radicales libres Radicales libres (Normalmente producidos en el organismo)(Normalmente producidos en el organismo)

Peroxinitrito

El glutatión (abreviado GSH) es un tripéptido compuesto de glutamato, cisteina y glicina que tiene El glutatión (abreviado GSH) es un tripéptido compuesto de glutamato, cisteina y glicina que tiene numerosas funciones importantes dentro de las células. El glutatión sirve como reductor; es numerosas funciones importantes dentro de las células. El glutatión sirve como reductor; es

conjugado con las drogas para hacerlas más solubles en agua; está implicado en el transporte de conjugado con las drogas para hacerlas más solubles en agua; está implicado en el transporte de aminoácidos a través de las membranas celulares aminoácidos a través de las membranas celulares

(Cuadro 5)Catalasa (CAT).(Cuadro 5)Catalasa (CAT).

de Radicales

libres

Depleción de

antioxidantes celulares

Estrés oxidativo

.

Hiperglucemia

Glicosilación de proteínas

Vía de los polioles

Mecanismo antioxidante

Productos finales de la glicosilación avanzada (AGEs)

ESTRÉS OXIDATIVO

ox LDL

O2*

ONOO

Sd LDL

NO

Auto-oxidación de la glucosa

AntioxidanteAntioxidante

Cualquier compuesto que puede donar al Cualquier compuesto que puede donar al menos un átomo de H a un radical libre, menos un átomo de H a un radical libre, resultando en la terminación de la resultando en la terminación de la reacción en cadena del radical.reacción en cadena del radical.

Tienen la habilidad de prevenir el comienzo Tienen la habilidad de prevenir el comienzo de la reacción en cadena de los radicales de la reacción en cadena de los radicales libres.libres.

Antioxidante alimentario Antioxidante alimentario es una es una substancia contenida en los alimentos que substancia contenida en los alimentos que significativamente disminuye los efectos significativamente disminuye los efectos adversos de las especies reactivas, como adversos de las especies reactivas, como oxígeno reactivo o especies de nitrógeno.oxígeno reactivo o especies de nitrógeno.

Antioxidantes alimentariosAntioxidantes alimentarios

Vitamina CVitamina CVitamina EVitamina ESelenioSelenioBeta CarotenoBeta CarotenoÁcido Ácido lipoico lipoicoAcido Úrico Acido Úrico

PolifenolesPolifenolesFlavonoidesFlavonoides

Vit CVit C

Vitamina hidro-soluble. Vitamina hidro-soluble. Antioxidante Antioxidante Personas con diabetes tienen niveles Personas con diabetes tienen niveles circulantes bajos de Vit. C. Esto atribuye a circulantes bajos de Vit. C. Esto atribuye a la pérdida de vitamina C por la orina y al la pérdida de vitamina C por la orina y al incremento en el incremento en el estrés oxidativoestrés oxidativo..

Efecto protector de la vit EEfecto protector de la vit EEs el antioxidante liposoluble mas efectivo.Es el antioxidante liposoluble mas efectivo.Protege a las membranas celulares del Protege a las membranas celulares del daño peroxidativo.daño peroxidativo.Protege contra la peroxidación de los Protege contra la peroxidación de los lípidos, protegiendo a los ac. grasos lípidos, protegiendo a los ac. grasos poliinsaturados en las membranas celulares.poliinsaturados en las membranas celulares.Después de ser oxidado y antes de Después de ser oxidado y antes de descomponerse, la vitamina E puede ser descomponerse, la vitamina E puede ser reducida por el ácido ascórbico.reducida por el ácido ascórbico.

Am J Clin Nutr 1991; 53: 1050S-5SAm J Clin Nutr 1991; 53: 1050S-5S

http://4.bp.blogspot.com/_GTskpjUf3Ls/TQ-b1qLXgPI/AAAAAAAAF-U/5GVFeQalTZ0/s1600/mcelular.gif

Recientemente se han caracterizado un grupo de Recientemente se han caracterizado un grupo de enfermedades de origen genético derivadas del enfermedades de origen genético derivadas del déficit en el número y actividad bioquímica de los déficit en el número y actividad bioquímica de los peroxisomas. peroxisomas. En experimentación animal se han observado que En experimentación animal se han observado que ciertos fármacos (ácido acetisalicílico, etc.) ciertos fármacos (ácido acetisalicílico, etc.) inducen proliferación peroxisómica.inducen proliferación peroxisómica.Al haberse comprobado que algunos fármacos de Al haberse comprobado que algunos fármacos de uso común como analgésicos e hipolipemiantes se uso común como analgésicos e hipolipemiantes se comportan como proliferadores peroxisómicos, se comportan como proliferadores peroxisómicos, se ha considerado que esta expansión del espacio ha considerado que esta expansión del espacio peroxisómico puede ir asociada a la activación de peroxisómico puede ir asociada a la activación de las vías metabólicas que asientan en este las vías metabólicas que asientan en este organelo. organelo.

Los mutantes de biogénesisde peroxisomas revelan queexisten diferentes vias deimportación de proteínas a lamembrana y a la matriz

2

ENFERMEDADES ASOCIADAS A LOS PEROXISOMAS

-Adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X (enfermedad de Lorenzo)

-Síndrome de Zellweger (alteración en la síntesis de la proteína D-bifuncional, del transporte a la matriz de los peroxisomas de la acil-CoA oxidasa)

-Enfermedad infantil de Refsum

Son todas enfermedades que se asocian con alteraciones profundas de las funciones del sistema nervioso central y son letales en plazos variables.