La termogenina (llamada proteína desacopladora por sus descubridores y ahora conocida como proteína desacoplante 1 o UCP1 ) [5] es una proteína portadora mitocondrial que se encuentra en el tejido adiposo marrón (BAT). Se utiliza para generar calor mediante termogénesis sin escalofríos y hace una contribución cuantitativamente importante para contrarrestar la pérdida de calor en los bebés que de otro modo ocurriría debido a su alta relación superficie-volumen.
UCP1 | |||||||||||||||||||||||||
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Identificadores | |||||||||||||||||||||||||
Alias | UCP1 , SLC25A7, UCP, proteína de desacoplamiento 1 | ||||||||||||||||||||||||
Identificaciones externas | OMIM : 113730 MGI : 98894 HomoloGene : 22524 GeneCards : UCP1 | ||||||||||||||||||||||||
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Ortólogos | |||||||||||||||||||||||||
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Búsqueda en PubMed | [3] | [4] | |||||||||||||||||||||||
Wikidata | |||||||||||||||||||||||||
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Mecanismo
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/6/68/ThermogeneseAdipozyten-en.svg/220px-ThermogeneseAdipozyten-en.svg.png)
Las UCP son proteínas transmembrana que disminuyen el gradiente de protones generado en la fosforilación oxidativa. Lo hacen aumentando la permeabilidad de la membrana mitocondrial interna, permitiendo que los protones que han sido bombeados al espacio intermembrana regresen a la matriz mitocondrial. La generación de calor mediada por UCP1 en la grasa marrón desacopla la cadena respiratoria, lo que permite una oxidación rápida del sustrato con una baja tasa de producción de ATP. La UCP1 está relacionada con otros transportadores de metabolitos mitocondriales como el translocador de nucleótidos de adenina, un canal de protones en la membrana interna mitocondrial que permite la translocación de protones desde el espacio intermembrana mitocondrial a la matriz mitocondrial . UCP1 está restringido al tejido adiposo marrón , donde proporciona un mecanismo para la enorme capacidad de generación de calor del tejido.
UCP1 se activa en la célula de grasa parda por ácidos grasos e inhibida por nucleótidos. [6] Los ácidos grasos se liberan mediante la siguiente cascada de señalización: Las terminales del sistema nervioso simpático liberan norepinefrina en un receptor adrenérgico Beta-3 en la membrana plasmática . Esto activa la adenilil ciclasa , que cataliza la conversión de ATP en AMP cíclico (cAMP). El cAMP activa la proteína quinasa A , lo que hace que sus subunidades C activas se liberen de sus subunidades R reguladoras. La proteína quinasa A activa, a su vez, fosforila la triacilglicerol lipasa , activándola. La lipasa convierte los triacilgliceroles en ácidos grasos libres, que activan la UCP1, anulando la inhibición causada por los nucleótidos de purina ( GDP y ADP ). Durante la terminación de la termogénesis, la termogenina se inactiva y los ácidos grasos residuales se eliminan mediante oxidación, lo que permite que la célula recupere su estado normal de conservación de energía.
UCP1 es muy similar a la proteína transportadora ATP / ADP, o translocador de nucleótidos de adenina ( ANT ). [7] El modelo de acceso alterno propuesto para UCP1 se basa en el mecanismo ANT similar. [8] El sustrato llega a la proteína UCP1 semiabierta desde el lado citoplasmático de la membrana, la proteína cierra el lado citoplasmático para que el sustrato quede encerrado en la proteína, y luego el lado de la matriz de la proteína se abre, permitiendo que el sustrato liberarse en la matriz mitocondrial . La apertura y el cierre de la proteína se logra apretando y aflojando los puentes de sal en la superficie de la membrana de la proteína. El fundamento de este modelado de UCP1 en ANT se encuentra en los muchos residuos conservados entre las dos proteínas que participan activamente en el transporte de sustrato a través de la membrana. Ambas proteínas son proteínas integrales de membrana , localizadas en la membrana mitocondrial interna, y tienen un patrón similar de puentes salinos, residuos de prolina y aminoácidos hidrófobos o aromáticos que pueden cerrarse o abrirse cuando están en el estado citoplasmático o de matriz. [7]
Evolución
UCP1 se expresa en tejido adiposo marrón, que funcionalmente se encuentra solo en euterios . El gen UCP1, o termogenina, probablemente surgió en un antepasado de los vertebrados modernos , pero inicialmente no permitió que nuestro antepasado vertebrado utilizara la termogénesis sin escalofríos para obtener calor. No fue hasta que se seleccionó de manera adaptativa la generación de calor en los mamíferos placentarios descendientes de este ancestro común que UCP1 desarrolló su función actual en el tejido adiposo marrón para proporcionar calor adicional. [9] Si bien UCP1 juega un papel termogénico clave en una amplia variedad de mamíferos placentarios, particularmente aquellos con un tamaño corporal pequeño y aquellos que hibernan, el gen UCP1 ha perdido funcionalidad en varios linajes de cuerpos grandes (por ejemplo , caballos , elefantes , vacas marinas , ballenas y hyraxes ) y linajes con tasas metabólicas bajas (por ejemplo , pangolines , armadillos , perezosos y osos hormigueros ). [10] Descubrimientos recientes de ortólogos de UCP1 que no generan calor en peces y marsupiales , otros descendientes del antepasado de los vertebrados modernos, muestran que este gen se transmitió a todos los vertebrados modernos, pero aparte de los mamíferos placentarios, ninguno produce calor. capacidad. [11] Esto sugiere además que UCP1 tenía un propósito original diferente y, de hecho, los análisis filogenéticos y de secuencia indican que UCP1 es probablemente una forma mutada de una proteína portadora de dicarboxilato que se adaptó para la termogénesis en mamíferos placentarios. [12]
Historia
Investigadores en la década de 1960 que investigaban el tejido adiposo marrón , encontraron que además de producir más calor que el típico de otros tejidos, el tejido adiposo marrón parecía cortocircuitar o desacoplar el acoplamiento respiratorio. [13] La proteína desacoplante 1 fue descubierta en 1978 por David Nicholls, Vibeke Bernson y Gillian Heaton y demostró ser la proteína responsable de este efecto desacoplador. [14] La UCP1 se purificó posteriormente por primera vez en 1980 y se clonó por primera vez en 1988. [15] [16]
La proteína de desacoplamiento dos (UCP2), un homólogo de UCP1, se identificó en 1997. La UCP2 se localiza en una amplia variedad de tejidos y se cree que participa en la regulación de las especies reactivas de oxígeno (ROS). En la última década, se han identificado tres homólogos adicionales de UCP1, incluidos UCP3, UCP4 y BMCP1 (también conocido como UCP5).
Relevancia clínica
Los métodos para administrar UCP1 a las células mediante terapia de transferencia génica o los métodos para su regulación positiva han sido una importante línea de investigación en la investigación del tratamiento de la obesidad, debido a su capacidad para disipar el exceso de reservas metabólicas. [17]
Ver también
- 2,4-dinitrofenol (una lanzadera de protones sintética de molécula pequeña con efectos similares)
Referencias
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Esperanza de tableta de algas marinas contra la obesidad (BBC - Thermogenin mencionado como parte del proceso)
- termogenina en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .