Metal vital: ¿cómo puede utilizarse el molibdeno biológicamente?
Se aclara el mecanismo de la molibdenoinserción
El metal molibdeno es conocido como componente del acero al molibdeno o también como sulfuro de molibdeno, un aditivo de los aceites de motor. Sin embargo, además de estas aplicaciones técnicas, el molibdeno también tiene una importante función biológica: en la célula, aparece como componente del llamado cofactor de molibdeno. Si se producen mutaciones en una enzima importante para la biosíntesis del cofactor de molibdeno, la llamada molibdeno insertasa, esto tiene consecuencias drásticas y en última instancia fatales para el paciente afectado. Un equipo de científicos dirigido por el Dr. Tobias Kruse, de la Universidad Técnica de Braunschweig, ha descubierto ahora cómo la molibdeno insertasa incorpora el molibdeno al cofactor de molibdeno y ha creado así la base para un enfoque terapéutico. Los resultados de las investigaciones se han publicado ahora en la revista "Nature Chemistry".
El molibdeno es un metal necesario para muchas aplicaciones técnicas. En la célula, se presenta en forma de cofactor de molibdeno, cuyo precursor se muestra aquí en color. El mecanismo por el que el molibdeno se incorpora a este precursor fue desconocido durante mucho tiempo.
Tobias Kruse/Hintergrund istock.com/davidf
El cofactor de molibdeno está compuesto -por decirlo de forma sencilla- por un componente orgánico y otro inorgánico, el molibdeno. Aunque la biosíntesis del componente orgánico se conoce bien, durante mucho tiempo no estuvo claro cómo se "incorpora" el molibdeno al componente orgánico.
Para averiguarlo, los científicos del equipo del Dr. Tobias Kruse, de la Universidad Técnica de Braunschweig, han creado un modelo de trabajo basado en la mutación de un paciente específico en la molibdeno insertasa. La inserción de molibdeno es entonces defectuosa. Por lo tanto, el metal molibdeno ya no puede ser utilizado por el organismo en forma de cofactor de molibdeno. Los pacientes afectados desarrollan convulsiones de tipo epiléptico en una media de 24 horas después del nacimiento. A continuación, se produce la muerte masiva de las células nerviosas, lo que finalmente conduce a la muerte de los afectados a una edad media de tres años. Esta enfermedad se llama deficiencia de cofactor de molibdeno y hasta ahora ha sido difícil de tratar.
La "reconstrucción" de la mutación en la inserción defectuosa de molibdeno del paciente fue entonces la base del siguiente trabajo de investigación del Dr. Tobias Kruse y sus colegas. En colaboración con el profesor Douglas C. Rees, del Instituto Tecnológico de California (EE.UU.), se dilucidó la estructura proteica de la molibdenoinsertasa, lo que condujo al descubrimiento de un nuevo paso, hasta ahora desconocido, en la vía biosintética del cofactor molibdeno. En colaboración con el profesor Martin L. Kirk (Departamento de Química y Biología Química, Universidad de Nuevo México, Albuquerque, EE.UU.), se pudo entonces dilucidar el mecanismo de inserción del molibdeno, es decir, el proceso de cómo se incorpora el molibdeno al componente orgánico del cofactor de molibdeno.
Hace unos 20 años ya se describió el mecanismo de inserción del molibdeno, pero para la síntesis de compuestos modelo artificiales de molibdeno que pueden replicar la función vital del cofactor molibdeno "en el tubo de ensayo". Los investigadores han podido demostrar por primera vez que el paso final de la biosíntesis del cofactor de molibdeno en la célula sigue el mismo esquema que la síntesis de los compuestos modelo de molibdeno en el laboratorio de química. Ahora se sabe que este mecanismo subyace no sólo en la inserción de molibdeno en humanos, sino también en plantas y hongos. Esto indica que este proceso surgió muy pronto en la evolución de los organismos vivos.
Pero, sin duda, el aspecto más importante de este trabajo ha sido nombrado por uno de los revisores del artículo que ahora se publica en Nature Chemistry: Con el conocimiento de los detalles mecánicos de cómo el molibdeno se funcionaliza -es decir, se hace biológicamente utilizable- en la célula, se han sentado las bases para compensar la actividad de la molibdeno-insertasa que falta en los pacientes afectados. En el grupo de la profesora Carola Schulzke (Universidad de Greifswald) ya se han desarrollado y se están sintetizando compuestos modelo adecuados, que se caracterizarán más detalladamente en la Universidad Técnica de Braunschweig para su aplicación en una terapia contra la deficiencia del cofactor molibdeno.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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