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Glutamina sintetasa

15 mayo, 2018

Es una enzima que desempeña un papel esencial en el metabolismo del nitrógeno al catalizar la condensación de glutamato y amoníaco para formar glutamina. La glutamina sintetasa es la enzima dependiente de adenosina trifosfato que cataliza la síntesis de glutamina mediante la condensación de amonio a glutamato.

La glutamina sintetasa asimila el amonio en aminoácidos, por lo que es una enzima clave para el metabolismo del nitrógeno. Las isoenzimas citosólicas de la glutamina sintetasa asimilan el amonio derivado de la captación primaria de nitrógeno y de varias vías internas de reciclaje de nitrógeno.

 

De esta forma, la glutamina sintetasa citosólica es crucial para la removilización del nitrógeno derivado de proteínas. La glutamina sintetasa citosólica está codificada por una pequeña familia de genes que están bien conservados en todas las especies de plantas.

 

Los miembros de la familia de genes de la glutamina sintetasa citosólica están regulados en respuesta al estado de nitrógeno de la planta, así como a las señales ambientales, como la disponibilidad de nitrógeno y las tensiones bióticas/abióticas.

 

La regulación compleja de la glutamina sintetasa citosólica en los niveles transcripcionales a postraduccionales es clave para el establecimiento de un papel fisiológico específico para cada isoenzima. Las diversas funciones fisiológicas de las isoenzimas citosólicas de glutamina sintetasa son importantes en relación con los problemas agrícolas y ecológicos actuales.

 

Glutamina sintetasa en el organismo

 

En el sistema circulatorio, la glutamina transporta amonia desde el músculo y el cerebro hasta el riñón y el hígado.

 

En la reducción cerebral de la actividad de la glutamina sintetasa se ha sugerido que es un mecanismo que media la neurotoxicidad en los trastornos neurodegenerativos. En el cáncer, el delicado equilibrio entre la síntesis de glutamina y el catabolismo es un evento crítico.

 

La evidencia in vitro, confirmada in vivo en algunos casos, sugiere que la actividad reducida de la glutamina sintetasa en las células cancerosas se asocia con un fenotipo más invasivo y agresivo.

 

Sin embargo, se sabe que la glutamina sintetasa está altamente expresada en las células del microambiente tumoral, como los fibroblastos, los adipocitos y las células inmunes, y su capacidad para sintetizar glutamina es responsable de la adquisición de fenotipos protumorales.

 

Esto ha abierto una nueva ventana en el escenario complejo del microambiente tumoral, en el que el equilibrio del consumo de glutamina frente a la síntesis de glutamina influye en la función celular.

 

Dado que la expresión de la glutamina sintetasa responde a la inanición de glutamina, un poder de síntesis de glutamina menor debido a la ausencia de glutamina sintetasa en las células cancerosas podría aplicar una presión metabólica sobre las células del estroma. Este evento podría empujar el estroma hacia un fenotipo glutamina sintetasa alta / protumoral.

 

Cuando se hace referencia a las células del estroma, la expresión de la glutamina sintetasa puede adquirir un significado “malo” hasta el punto de que la inhibición de la glutamina sintetasa podría considerarse una estrategia concebible contra la metástasis del cáncer.

 

Glutamina sintetasa y el manganeso

 

Se ha observado una expresión incrementada de ARN mensajero de glutamina sintetasa debido a la sobrecarga celular de hierro.

 

La sobreexpresión del ARN mensajero de glutamina sintetasa refleja un cambio en los niveles intracelulares de manganeso (II). Se ha informado un aumento en los genes proinflamatorios y proteínas inflamatorias activadas en células gliales de rata primarias después de la exposición a manganeso.

 

El polimorfismo también se ha sugerido como un marcador genético sin relevancia fisiológica directa para la neurotoxicidad de manganeso.

 

Se observo que el tratamiento crónico de manganeso también indujo la activación del inhibidor PKCδ, que a su vez activó el inhibidor PP2A, lo que provocó una disminución de la actividad del gen TH debido a la desfosforilación de TH-Ser40, lo que también puede explicar los déficits dopaminérgicos observados durante la exposición crónica a manganeso.

 

Un aumento en el hipotálamo también sugiere que manganeso conduce a la regulación positiva de las sustancias relacionadas con la pubertad. Sin embargo, el diagnóstico y la medición rápidos de estos biomarcadores a través del biomonitoreo pueden ayudar a superar las consecuencias letales.

 

Glutamina sintetasa y el alcohol

 

Los primeros trabajos revelaron que la exposición crónica al alcohol disminuía la glutamina sintetasa al tiempo que aumentaba el glutamato. Otro estudio informó que el consumo crónico de alcohol disminuyó la glutamina sintetasa en el cuerpo estriado, pero no en la corteza.

 

Un estudio contemporáneo también informó reducción de la glutamina sintetasa en el cerebro, aunque no se identificó el área del cerebro, después del consumo crónico de alcohol, que comenzó al comienzo de la adolescencia.

 

Un estudio post mortem indicó que la glutamina sintetasa se regula negativamente en el hipocampo de alcohólicos sin patología hepática. Estas reducciones constantes en la glutamina sintetasa después de la exposición o el consumo de alcohol sugieren la presencia de una patología astrocítica y, por extensión, un aumento de la neurotoxicidad.

 

En cuanto a la glutamato deshidrogenasa, que metaboliza el glutamato; El consumo excesivo de alcohol en adolescentes provocó una disminución del 40% en la glutamato deshidrogenasa 1 del hipocampo, que no se observó en quieres recibieron el mismo protocolo durante la edad adulta.

 

Dado este hallazgo, es de destacar que el alcohol inhibe la excitación de los receptores NMDA y LTP en mayor medida en las rodajas del hipocampo de ratas adolescentes frente a las adultas. Por lo tanto, las diferencias significativas en los efectos del alcohol en la actividad glutamatérgica ocurren a través de la periadolescencia y la edad adulta.