Anhidrasa Carbonica

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Anhidrasa carbónica, nuevas perspectivas
Lorena Espinosa Monroy,* Martha Patricia Sierra Vargas*
Departamento Investigación en Bioquímica y Medicina Ambiental, Laboratorio de Bioquímica Inorgánica. Instituto Nacional de
Enfermedades Respiratorias Ismael Cosío Villegas.*
Trabajo recibido: 26-XI-2010; aceptado: 01-III-2011
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RESUMEN. La anhidrasa carbónica es una metaloenzima zinc dependiente, juega un papel importante en la catálisis reversible de la hidratación
del CO2 para formar HCO3
- y H+. De las cinco familias descritas, la AC-a se encuentra en los seres humanos, ésta se divide en cuatro
subgrupos y catorce isoformas. Su amplia distribución celular, leconfiere una versátil funcionalidad. Los estudios reportados recientemente
nos llevan a cuestionarnos acerca del papel que esta enzima juega en la génesis, el control y progreso de las enfermedades pulmonares, como
asma, EPOC e inclusive la aterosclerosis y cáncer.
Palabras clave: Anhidrasa carbónica, dióxido de carbono, bicarbonato, enfermedades pulmonares.
ABSTRACT. Carbonic anhydrase is azinc-dependent metalloenzyme that plays an important role in the hydration of CO2 to form HCO3
- and
H+. Among the five families described, AC-a family is found in humans, it is divided into four subgroups and fourteen isoforms. Its wide cellular
distribution confers a versatile functionality. Studies reported recently, lead us to question about the role that this enzyme plays in the genesis,control and progress of lung diseases such as asthma, COPD and even atherosclerosis and cancer.
Key words: Carbonic anhydrase, carbon dioxide, bicarbonate, lung diseases.
Intr oducci ón
La anhidrasa carbónica (AC) E.C 4.2.1.1, también llamada
carbonato deshidratasa fue descrita por primera vez
en el eritrocito por Meldrum et ál en 1933.1 Pertenece a
la familia de las metaloenzimas quecontienen en su sitio
activo una molécula de zinc2 que coordina con los anillos
imidazol de 3 residuos de histidina: His 94, His 96 e His
119. Los residuos de treonina 199 y glutamato 106 conjuntamente
con histidina 64 interactúan indirectamente
a través de la unión de una molécula de agua, lo que
confiere un ion hidroxilo a la molécula de zinc (figura 1).
Se han descrito al menos cinco familiasdistintas
denominadas, a, b, g, d y e. La AC-a, se encuentra en
los seres humanos y se divide en cuatro subgrupos y 16
isoformas (CA I, II, III, IV, VA, VB, VI, VII, VIII, IX, X, XI,
XII, XIII, XIV y XV). De las cuales, las isoformas VIII, X, XI
y XV carecen de actividad debido a la sustitución de uno
o más residuos de histidina, importantes para su función.
Debido a esto, se les conoce comoproteínas relacionadas
a la AC (CARPs, por sus siglas en inglés).3 En la tabla 1
se presenta la clasificación de las diferentes isoformas de
la enzima de acuerdo a su localización celular.
La AC presenta una actividad de liasa, es decir,
enzimas que catalizan reacciones de eliminación no
hidrolítica, no oxidante o la lisis de un sustrato; son
reacciones que generan un doble enlace a travésde
la eliminación de moléculas de H2O, CO2 y NH3.4 La
función más estudiada de esta enzima es catalizar la
ionización del dióxido de carbono (CO2) para formar el
ácido carbónico (H2CO3), reacción que se lleva a cabo
de manera continua en ausencia de la enzima, pero
muy lentamente (100s para llegar al equilibrio); mientras
que en presencia de ésta, el equilibrio se alcanza en
menos de 1s,produciendo un protón (H+) y un anión de
bicarbonato (HCO3
-). El mecanismo de reacción de AC
sobre el CO2 se puede separar en dos pasos (figura 2).
En el primer paso, el hidroxilo unido a la molécula de
zinc reacciona con el carbonilo del CO2 para formar una
molécula de HCO3
- que queda unida al zinc; posteriormente,
el bicarbonato mediante hidrólisis es desplazado
a través de un...