ATP, ATPasas, quinasas y tu energía

ATP
Tomado de Wikipedia

El ATP es un intermediario energético universal en el metabolismo de todos los seres vivos. De todos. Sin excepción. Es la molécula elegida por la vida para captar energía de algunas reacciones; y también para cederla en otras. Pero no solo en eso. El ATP se emplea durante la actuación de proteínas contráctiles. En el movimiento, vaya… Y en el mantenimiento de gradientes, pasando solutos de un lado a otro de los compartimentos, en contra de la concentración.

Una persona sedentaria, adulta, no gasta mucha energía al día. Unas 2.000 Kcal. Lo cual significa… ¡Unos 80 Kg de ATP! Diarios… Y solo tenemos unos 250 gr de esa sustancia en nuestro cuerpo… ¿Cuál es el secreto? Reciclarlo. Formarlo, guardando energía en él. E hidrolizarlo, obteniendo energía de él. Y cada molécula se recicla unas 300 veces al día. Por tanto, el ATP no es un almacén. No lo es. Almacenes de energía son lípidos y glúcidos. Y en momentos de emergencia, incluso proteínas. Pero no el ATP. El ATP y las moléculas relacionadas con él (NAD, FAD, NADP, GTP…) son intermediarios metabólicos. Son las moléculas que conectan unas reacciones con otras. Se forman en unas, se gastan en otras. Y vuelta a empezar. Por eso las plantas tienen que tomar el sol un día tras otro, por eso tú y yo tenemos que comer todos los días. Para recargar el ATP.

La hidrólisis del ATP libera unas 7 u 11 Kcal mol-1. Dependiendo de que se hidrolicen uno (ADP + Pi, que es el símbolo del ortofosfato) o sus dos enlaces (AMP + PPi, que es el símbolo del pirofosfato). Que por cierto… Se llaman fosfoanhidros. Los enlaces, digo. Yo creo que habría que saber los nombres de las cosas de las que depende nuestra vida…

ATP-ADP
Tomado de Respiration has two meanings

¿Por qué tiene el tercer enlace fosfoanhidro del ATP más energía que los otros dos, los que forman ADP y AMP? Hay tres razones. La primera. Resulta que el ortofosfato y el ADP son estructuras moleculares que están estabilizadas por enlaces resonantes. Pero cuando se reúnen, cuando se ligan, parte de esa resonancia se pierde y el resultado es más inestable de lo esperado. La segunda. La repulsión electrostática. Y es que la densidad de carga negativa del ADP ya es alta, y cuando se le añade un Pi aumenta aún más. Y la tercera. El ADP está más estabilizado por su unión a las moléculas de agua del medio de lo que lo está el ATP. Añadir el Pi cuesta trabajo por la inestabilidad que introduce en las moléculas de agua que rodearían al ATP resultante. Cada una de esas tres fuerzas contribuye en cierta medida para que ese último enlace fosfoanhidro del ATP sea más energético que los anteriores.

Y si la hidrólisis libera esas cantidades, su formación capta otro tanto… Por tanto, la formación y ruptura de ATP se puede acoplar a reacciones catabólicas y anabólicas respectivamente. Pero son reacciones que, como comprenderás, no se dejan al azar, no. Están catalizadas, claro está. Por unas enzimas llamadas quinasas. Que pueden funcionar en ambos sentidos, son reversibles.

Quinasa
Tomado de Cure Talk

Podríamos considerar a las quinasas como uno de los grandes inventos de la vida. Capaces de acoplar reacciones energéticamente desfavorables a la muy favorable ATP -> ADP + Pi. Y así hacer posibles las primeras. O capaces de acoplar reacciones energéticamente favorables a la muy desfavorable ADP + Pi -> ATP. Y así hacer aprovechable la primera. ¡Son las quinasas de tu cuerpo y tú sin saber de ellas!

Aparte de eso, el ATP se puede fabricar también al convertir, unas proteínas de membrana llamadas ATPasas, la energía almacenada en gradientes de concentración y/o eléctricos. ¿Suena raro? Ya, lo entiendo… Pero es que es así. El ATP se logra, no solo rompiendo enlaces, sino pasando sustancias de un lado a otro y acumulándolas. Y, luego, permitiéndoles entrar de nuevo. Pero aprovechando su paso a través de la membrana para que esa energía, la de pasar de un lado a otro, se convierta en ATP. ¿Sigue sonando raro? Ya, lo entiendo… Es que no estamos acostumbrados a ver que una diferencia de concentración entre dos compartimentos represente una energía. Pero lo es, lo es. Porque es un desequilibrio. Y todo desequilibrio, toda diferencia de potencial, representa una energía. Que se puede aprovechar. Que la vida ha aprendido a aprovechar gracias a las ATPasas.

ATPasas y quinasas… Para que hagas cosas con la energía que te prestan. Cosas buenas, por favor… :)

Ciclo del ATP
Tomado de Plant Biochemistry

Promiscuidad molecular, mal rollo y buen rollo

Tomado de sigmaaldrich.com/life-science/cell-biology/learning-center/pathfinder/pathway-maps/erbb2-erbb3-heteodimers.html

Se supone que las enzimas, interactuando con sus ligandos, son específicas. Más o menos específicas. Pero específicas. ¿Qué pasaría si una proteína enzimática, en vez de actuar con sus ligando habituales empezara a modificar a muchas otras, sin ton ni son? ¿Qué pasaría si se volviera un enzima promiscuo? Y lo que es peor. ¿Qué pasaría si ese enzima promiscuo interviniera en redes de señalización celular, que gobiernan el crecimiento de una célula, su movilidad, su capacidad de adhesión, su muerte?

Cáncer, sin duda.

Es el caso de EGFR y ErbB2. ¡Qué jodías!

Sabemos que son muchas sus dianas secundarias, anormales. Si las localizamos una a una habremos avanzado en la línea de encontrar dianas terapéuticas. Que es el objetivo mientras no comprendamos bien qué es el cáncer. Se trata de ir cortando vías a las señales equivocadas, ir podando un árbol que ha desmandado el crecimiento de sus ramas, pero sin entender por qué. Se trata de contener, desgraciadamente no de curar.

Pero la promiscuidad enzimática tiene otra cara. Una muy interesante, creo. Evolución. Tenemos muchas dudas acerca de cómo sucede, a nivel molecular, la selección natural. Esta podría ser una manera. Proteínas que cambian ligeramente, al mutar sus genes. Pero que cambian lo suficente para establecer una nueva interacción. Nuevas interacciones que hacen que las células respondan de maneras diferentes a estímulos del entorno. Muchas malas, algunas buenas.

Cambios graduales, por cierto. Un mecanismo nada saltacional.

El cáncer y la evolución en el mismo fenómeno. ¡Hay que fastidiarse!