Científicos del CSIC describen la estructura de una enzima clave en el ciclo de la urea
Investigadores del Instituto de Biomedicina de Valencia, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han descrito la estructura de la enzima carbamil-fosfato sintasa (CPS1), explicando el papel de esta enzima como interruptor metabólico clave del ciclo de la urea, y aclarando los efectos de las mutaciones encontradas en pacientes con la enfermedad congénita déficit de CPS1. El estudio aparece publicado en la revista Scientific Reports y podría tener aplicaciones futuras en el campo del tratamiento de afecciones como la hiperamonemia, concentraciones elevadas de amonio en la sangre que pueden ser sumamente graves para el desarrollo de los individuos, especialmente los recién nacidos.
El ciclo de la urea convierte el amoniaco que producimos como desecho tóxico a partir de las proteínas que ingerimos en urea, mucho menos tóxica. El fallo del ciclo de la urea aumenta la llegada de amoniaco al cerebro produciendo, si no se trata, coma, retraso mental e incluso la muerte.
Vicente Rubio, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Biomedicina de Valencia, explica que “la enzima CPS1 lleva a cabo el primer paso de ese ciclo, controlando la velocidad del mismo al requerir, para ser activa, la presencia del N-acetil-L-glutamato (NAG), que es esencial para que la CPS1 pueda ejercer su función. Por eso, la CPS1 es para el ciclo de la urea como un mando regulador que puede hacer que el ciclo vaya más deprisa o más despacio, según cuánto NAG haya, y que evita tanto que se eleve el amoniaco más allá de lo normal como que descienda demasiado, ya que la ausencia completa de amonio sería también devastadora, al disminuir los niveles de aminoácidos y de proteínas”.
“Hemos determinado las estructuras de la CPS1 con y sin NAG, aclarando así cómo tiene lugar este proceso de modulación del ciclo de la urea. Lo que hemos hecho ha sido demostrar que se dan cambios propagados a gran distancia dentro de la enorme molécula de la CPS1, con movimientos en sus dos centros activos y formación de túneles internos para que los compuestos intermedios de la complicada reacción que realiza esta enzima puedan migrar de uno a otro centro activo protegidos del agua, completando así la reacción”, añade Ignacio Fita, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Biología Molecular de Barcelona, quien también ha participado en este trabajo.
“Este trabajo podría tener aplicación en el diseño de nuevos fármacos que traten el déficit de NAG sintasa, la enzima que fabrica el NAG necesario para activar la CPS1 que evita la hiperamonemia”, concluye Rubio.
Este trabajo ha sido dirigido por investigadores del Instituto de Biomedicina de Valencia del CSIC, que están afiliados también al Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Raras (CIBERER) del Instituto de Salud Carlos III.
