bioquímica y biología molecular

El 5-fosforibosil-a-pirofosfato (PRPP) interviene en:

1.- Biosíntesis de Histidina, cinco de los seis átomos de carbono del aminoácido derivan del PRPP.

2.- Biosíntesis de ribonucleótidos de purina. En el primer paso, la ribosa fosfato pirofosfocinasa, activa a la a-D-ribosa-5-fosfato con ATP para formar PRPP.

3.- Biosíntesis de novo del UMP, específicamente en el paso 5 en donde el orotato reacciona con el PRPP para dar orotidina-5´-monofosfato (OMP), reacción catalizada por laorotato fosforibosil transferasa.

4.- Biosíntesis  de coenzimas nucleotídicas (NAD⁺), la nicotinato fosforibosil transferasa, que ocurre en la mayoría de los tejidos de los mamíferos, cataliza la formación de nicotinatomononucleótido a partir de nicotinato y PRPP. El intermediario también puede ser obtenido a partir del producto de la degradación del triptofano, el quinolato, la reacción es catalizada por la quinolato fosforibosil transferasa, que está presente principalmente en hígado y riñón.

Figura: el papel metabólico del 5-fosforibosil-a-pirofosfato

La gota es una enfermedad que se caracteriza por niveles elevados de ácido úrico en los fluidos corporales i.e. acumulación de ureato sódico (ácido úrico). El ácido úrico  puede precipitar en riñones y uréteres en piedras (cálculos), que obstaculizan y hacen daño renal (esta enfermedad  se presenta en 3 de cada 1000 personas, predominantemente hombres).

La gota resulta a partir de muchas insuficiencias que aún no están caracterizadas del todo. Una causa bien entendida, es la deficiencia de HGPRT (enfermedad de Lesch-Nyhan en casos severos), así como la deficiencia en glucosa-6-fosfatasa (estimula la vía de las pentosas incrementando la velocidad de producción de ribosa-5-fosfato y por tanto de PRPP). La enfermedad puede ser tratada con alopurinol, que es un análogo de la hipoxantina con posiciones intercambiadas de N7 y C8. La xantina oxidasa hidroliza este compuesto al igual que a la xantina, únicamente que queda unido fuertemente al sitio catalítico de la enzima.

Figura: la molécula del alopurinol

Después de que se demostró que el principio transformante era ADN, se tenía que demostrar que esta molécula provee del material genético en diferentes sistemas.

El bacteriofago T2, es un virus que infecta a las células de la bacteria Escherichia coli. Cuando los virus T2 se ponen en contacto con las bacterias, les inyectan algunos materiales. Después de aproximadamente 20 minutos, las células explotan (se lisan) y liberan una gran cantidad de nuevos virus.

Hershey y Chase (en 1952) marcaron radioactivamente a fagos T2 en sus componentes de ADN (con ³²P) o en los componentes de sus proteínas (con ³⁵S)

                                 ADN

                                                                              Proteínas

      

        Bacteriofago T2

Figura: representación de la composición de un bacteriofago T2.

Infectaron bacterias de Escherichia coli  con los fagos marcados (1 en la siguiente Figura) y dejaron continuar el ciclo (2 en la siguiente Figura)

1.-                                                2.-

Figura: representación del experimento de Hershey y Chase 1

Las células de las bacterias infectadas, se rompieron por agitación. La solución de células rotas se centrifugó y se obtuvieron dos fracciones. Una de ellas contenía la cubierta vacía de los fagos (cápside), que fue liberada de la membrana de las bacterias por la agitación. La otra fracción contenía a las bacterias infectadas. La mayoría de la radioactividad  del ³²P estaba presente el las bacterias infectadas. Los fagos producidos por la infección contenían aproximadamente el 30% de la marca original de ³²P y menos del 1% de las proteínas contenidas en los fagos originales:

Figura: representación del experimento de Hershey y Chase 2

Este experimento mostró directamente que el ADN de los fagos originales (parentales) entra a la bacteria y se vuelve parte de los fagos resultantes de la infección (progenie), exactamente el patrón de herencia esperado del material genético.

Un fago (virus) se reproduce al apoderarse de la maquinaria de la célula hospedera para manufacturar copias de él mismo.  El fago procesa el material genético cuyas características  son análogas a las de los genomas celulares: es completamente reproducido y está sujeto a las mismas reglas que gobiernan a la herencia.

El caso de T2 refuerza la conclusión de que el material genético es el ADN, es parte del genoma de las células o virus.