La desmosina es un aminoácido que se encuentra únicamente en la elastina , una proteína que se encuentra en el tejido conectivo como la piel , los pulmones y las arterias elásticas .
Nombres | |
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Nombre IUPAC 6- {4 - [(4S) -4-Amino-4-carboxibutil] -3,5-bis [(3S) -3-amino-3-carboxipropil] -1-piridinioil} -L-norleucina | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
UNII | |
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Propiedades | |
C 24 H 40 N 5 O 8 | |
Masa molar | 526,611 g · mol −1 |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La desmosina es un componente de la elastina y se reticula con su isómero, la isodesmosina , lo que le da elasticidad al tejido. La detección de desmosina en muestras de orina, plasma o esputo puede ser un marcador de la degradación de la elastina debido a la alta actividad de la elastasa relacionada con determinadas enfermedades. [1] [2]
Estructura
Tanto la desmosina como su isómero isodesmosina están compuestos por cuatro residuos de lisina , lo que permite la unión a múltiples cadenas de péptidos. Los cuatro grupos de lisina se combinan para formar un núcleo de piridinio , que se puede reducir para neutralizar la carga positiva asociada y aumentar la hidrofobicidad. Las cuatro lisinas forman cadenas laterales alrededor del núcleo de piridinio con grupos carboxilo expuestos. La diferencia entre desmosinas e isodesmosinas es un intercambio de una cadena lateral de lisina en el carbono 1 con un protón en el carbono 5. [3] La desmosina está asociada con la alanina , uniéndose con ella en el lado N terminal. Es esta asociación de alanina la que le permite unirse bien con pares de tropoelastina , para formar elastina y redes de elastina. [4]
Hasta ahora, la desmosina y la isodesmosina no se pueden diferenciar debido a la falta de tecnología. La diferenciación sería útil para comprender mejor la desmosina y sus propiedades. Actualmente, la espectrometría de masas se utiliza y ayuda en la liberación de fragmentos característicos que ayudarían con la diferenciación, especialmente en péptidos más grandes. [ cita requerida ]
Síntesis
La desmosina tiene vías para formar múltiples conformaciones de sí misma, tanto a través de la biosíntesis como a través de sistemas artificiales. [ cita requerida ]
Biosíntesis
La formación de desmosinas ocurre dentro de la formación de la tropoelastina precursora. La tropoelastina inicialmente carece de cualquiera de estas moléculas de unión complejas, y tiene una composición similar a la de la elastina de la etapa final, sin embargo, contiene una mayor cantidad de cadenas laterales de lisina, lo que se corresponde directamente con las desmosinas encontradas más tarde. Estas moléculas precursoras se procesan mediante deshidrogenación , junto con dihidroD, y finalmente forman elastina unida a desmosina. [5] A través de la enzima lisil oxidasa , los grupos lisil c-amino se oxidan, formando alisina. Esta se condensa espontáneamente con otras moléculas de alisina para formar un entrecruzamiento bifuncional, alisina aldol, o con un grupo c-amino de lisina, formando deshidrolisinonorleucina. A continuación, estos compuestos se condensan adicionalmente para formar enlaces cruzados de piridinio tetrafuncionales de desmosinas e isodesmosinas. [3] Estas reacciones ocurren con lisinas en áreas de alta alanina, debido a que la alanina tiene una pequeña cadena lateral que no bloquea la unión de la enzima a los grupos de lisina.
Síntesis de laboratorio
Las desmosinas se pueden sintetizar en un laboratorio a través de algunos métodos, como reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio. Los diversos tratamientos pueden crear confirmaciones ligeramente diferentes. [6]
Vinculación
Algunos modelos de unión para desmosinas, creados mediante el estudio de la elastina del ligamento bovino, sugieren una combinación de desmosina y reticulación secundaria para unir cadenas peptídicas. Este modelo tiene enlaces de desmosina cerca de una alanina en la cadena de péptidos, luego a otros 3 aminoácidos en las 2 cadenas de péptidos, a pesar de poder unirse a hasta 4 cadenas. Se ha sugerido que la reticulación secundaria se produce con desmosina o lisinonorleucina, que mantiene una conformación de hélice alfa en las secciones ricas en alanina de los péptidos. [3]
Tanto la isodesmosina como la desmosina pueden tener sitios de unión similares en la elastina, aunque rara vez se muestra de esta manera en la naturaleza. Con mayor frecuencia aparecerán muy cerca unos de otros en la cadena de péptidos. [3]
Adhesión en elastina / colágeno
Se encuentra que la desmosina tiene un recuento de donantes de enlaces de hidrógeno de ocho y un recuento de aceptadores de enlaces de hidrógeno de doce. [7]
Función
La elastina, una proteína de la matriz extracelular, proporciona elasticidad y es un precursor soluble de la tropoelastina. Cuando la elastina se reticula, produce desmosina e isodesmosina. [8] Cuando se menciona la desmosina, generalmente se agrupa con la isodesmosina, el otro aminoácido tetrafuncional que es específico de la elastina.
La demosina no solo se puede encontrar en la elastina, sino también en la orina, el plasma, el esputo y existen diferentes formas de identificar y medir estas cantidades. [9] Esto significa que se utiliza como un biomarcador para la degradación de elastina que puede ser una detección de enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). La desmosina es un biomarcador potencial para la degradación de la matriz.
Hasta ahora, la desmosina y la isodesmosina no se pueden diferenciar debido a la falta de tecnología. La diferenciación sería útil para comprender mejor la desmosina y sus propiedades. Actualmente, la espectrometría de masas se utiliza y ayuda en la liberación de fragmentos característicos que ayudarían con la diferenciación, especialmente en péptidos más grandes.
Propiedades materiales
El peso molecular de este aminoácido raro que se encuentra en la elastina es 526,611 g / mol. [7] El anillo de desmosina piridinio tiene tres cadenas laterales de alisilo y una cadena lateral de lisilo inalterada. Se ha probado para demostrar que el núcleo de piridinio de Desmosine permanece intacto incluso a energías de colisión muy altas.
Uso actual en medicina
La desmosina se utiliza actualmente como biomarcador en el campo médico. Se mide para controlar la degradación de la elastina. Dado que está relacionado con la degradación de la elastina, se puede utilizar para identificar la EPOC. La desmosina es uno de los biomarcadores más antiguos y se desarrolló en la década de 1960, pero la primera vez que se correlacionó con el contenido de elastina pulmonar fue en los años 80 a través de la excreción urinaria. Los biomarcadores se evalúan de 6 formas: [9]
- Los biomarcadores deben ser fundamentales para el proceso fisiopatológico
- Deben ser un punto final sustituto '' verdadero ''
- Los biomarcadores deben ser estables y variar solo con la progresión de la enfermedad.
- La gravedad de la afección debe relacionarse con la concentración del biomarcador.
- Se debe predecir la progresión
- El tratamiento eficaz debe mostrar cambios
Aunque la desmosina puede marcar los tres primeros, no puede marcar el resto. Y esta es la razón por la que se están realizando investigaciones para promover la validación del uso de la desmosina como biomarcador para ciertas enfermedades como la EPOC.
Aplicación de desmosina
Debido a que la desmosina es más prevalente en la elastina madura , puede localizarse y medirse consistentemente en muestras de orina después de la descomposición de la elastina en el cuerpo humano. [11] [10] La desmosina no existe en ninguna otra parte del cuerpo, ni puede provenir de otra parte fuera del cuerpo, lo que la aísla como un marcador clave de la degradación de la elastina. [11] De hecho, la desmosina "se ha estudiado como un marcador de la degradación de la elastina en varias afecciones pulmonares crónicas , incluida la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), la fibrosis quística y el tabaquismo crónico ". [11] En un estudio, los ratones hiperóxicos que formaron alvéolos como resultado de la maduración pulmonar también mostraron cambios drásticos en el colágeno y elastina dentro de los pulmones, así como un cambio en el entrecruzamiento . [12] En otro estudio, se informó que los pacientes fallecidos con síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) tenían concentraciones más altas de desmosina en la orina que los pacientes que sobrevivieron al SDRA, y concentraciones más altas de desmosina revelaron que "un daño más severo a la matriz extracelular ocurrió en los pacientes más críticamente enfermos [ lesión pulmonar aguda ] ". [11]
Sin embargo, se ha argumentado en el mismo estudio que la desmosina "no se correlaciona bien con los marcadores de gravedad de la enfermedad", y se correlaciona sólo débilmente con la edad. [11] En cambio, se sugiere "que la desmosina puede ser más útil para comprender la patogénesis de la ALI y menos útil como marcador de la gravedad de la enfermedad". [11] El estándar actual para medir la progresión de la enfermedad pulmonar, por ejemplo, se mide a través del volumen espiratorio forzado en un segundo (VEF1) en comparación con la capacidad pulmonar máxima; [9] en otras palabras, el volumen de aire que una persona puede exhalar. de pulmones llenos en un segundo en comparación con su capacidad pulmonar máxima. Este método, aunque simple y fisiológicamente completo, tiene limitaciones biológicas, [9], por lo que se busca un marcador biológico superior. Se ha estudiado la desmosina como uno de esos marcadores biológicos, con estudios en la década de 1980 para vincular la concentración de desmosina urinaria con la degradación de elastina en los pulmones. [9] Aunque se han recopilado grandes cantidades de datos con respecto al potencial de la desmosina como marcador biológico de reemplazo para determinar la progresión de la enfermedad, algunos creen que todavía hay evidencia insuficiente para que la desmosina satisfaga y satisfaga esta necesidad. [9]
En ortopedia , un estudio examinó los tendones equinos y cómo su rigidez y fatiga crecientes con la edad se debían a la fragmentación de la elastina en los tendones. [10] Se analizaron el tendón flexor digital superficial (SDFT) y el tendón extensor digital común (CDET) para determinar la composición de elastina, comparando los tendones más viejos con los más jóvenes. [10] Si bien tanto el CDET como el SDFT son tendones posicionales que permiten a los músculos mover el esqueleto, el SDFT también almacena energía y es mucho más elástico que el CDET debido a la "especialización de la [ matriz interfascicular ] para permitir el deslizamiento interfascicular repetido y retroceso." [10] Se informó que las concentraciones de desmosina eran mucho mayores en los tendones nuevos que en los tendones que se habían degradado parcialmente, lo que sugiere que no solo hay fragmentación de la elastina del tendón con la edad, sino también una composición total más pequeña de elastina dentro del SDFT, aunque esto fue no es cierto en el caso del CDET examinado. [10]
También se han realizado investigaciones para determinar la estructura de reticulación de la elastina, en un esfuerzo por comprender mejor la relación entre la elastina y las enfermedades pertinentes, como la fibrosis quística, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y los aneurismas aórticos . [4] Se realizó un estudio para encontrar esta estructura a través de la síntesis de un péptido cíclico que contiene desmosina, para imitar parcialmente la elastina con la esperanza de ejecutar espectrometría de masas en el péptido para revelar la estructura de reticulación. [4] El imitador de elastina finalmente se sintetizó con éxito, y aunque aún no se ha trabajado para aclarar la estructura de reticulación de la elastina, la espectrometría de masas preliminar demostró la presencia del ión esperado formado a partir de las reacciones químicas utilizadas. [4]
Referencias
- ^ Catálogo de productos Millipore, desmosina purificada "Copia archivada" . Archivado desde el original el 24 de febrero de 2014 . Consultado el 19 de febrero de 2014 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Ma, S; Turino, GM; Lin, YY (2011). "Cuantificación de desmosina e isodesmosina en orina, plasma y esputo por LC-MS / MS como biomarcadores para la degradación de elastina". Journal of Chromatography B . 879 (21): 1893–8. doi : 10.1016 / j.jchromb.2011.05.011 . PMID 21621489 .
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