Enzima Carnosinasa

Es necesario aclarar las vías metabólicas de la conversión de carnosina en el organismo para comprender la importancia biológica de este compuesto. La ausencia de carnosina en la orina bajo entrenamiento moderado (Hunter, 1925) sugiere que la carnosina normalmente no modificada no se excreta del cuerpo humano, pero está sujeta a degradación metabólica antes de la excreción. Fue en 1915 cuando Ditrich demostró que ni la pepsina ni la tripsina digieren la molécula de carnosina. Por lo tanto, era importante revelar qué enzima es responsable de la hidrólisis de la carnosina.

Los músculos esqueléticos son el principal depósito de carnosina y anserina. Por lo tanto, era bastante natural esperar que la conversión metabólica de estos dipéptidos esté asociada con actividades vitales de las células musculares. Meshkova y Zolotarevskaya concluyeron que la carnosina no sufre transformación autolítica en el tejido muscular ni es hidrolizada por enzimas musculares (Meshkova, Zolotarevskaya, 1937). Se mostró en el laboratorio de S.E. Severin que el riñón, el hígado, el bazo y los eritrocitos contienen la enzima capaz de catalizar la hidrólisis de la carnosina (Гаркави, 1938, 1940; Северин, Георгиевска, 1938). Sobre la base de las características estructurales de esta enzima, Garkavi (Гаркави, 1938) sugirió que es carboxipolipeptidasa. Una enzima capaz de hidrolizar carnosina se aisló en 1949 a partir de riñón de cerdo (Hanson y Smith, 1949). Los iones manganeso y cianuros o sulfuros causaron activación e inhibición de la actividad de la enzima, respectivamente. Además de la carnosina, esta enzima catalizó la hidrólisis de algunos otros dipéptidos, pero a un ritmo mucho más lento.

Cuando la carnosinasa de riñón de cerdo se ha purificado por primera vez, se descubrió que, en ausencia de iones metálicos, esta enzima es altamente específica de sustrato, porque hidroliza la carnosina y la anserina en lugar de la homocarnosina. En presencia de Co2 +, la carnosinasa pierde especificidad de sustrato y cataliza la hidrólisis de homocarnosina y muchos otros dipéptidos (Lenney, 1990). El peso molecular de la enzima es de 57 kDa; pl 5.5; y el valor constante de Michaelis (Km) para la carnosina es inferior a 0,4 mM. La carnosinasa es altamente selectiva para la carnosina. Debido a que incluso pequeñas modificaciones de la estructura del dipéptido causan un efecto significativo sobre la actividad de la enzima, la anserina se considera como un sustrato “malo”, mientras que la homocarnosina no se hidroliza en absoluto.

La carnosinasa se distribuye heterogéneamente en todo el cuerpo y en diferentes estructuras del cerebro animal. Los tejidos del cuerpo humano también contienen dos tipos de dipeptidasas capaces de hidrolizar la carnosina. Estas enzimas difieren sustancialmente entre sí en la activación por iones metálicos, peso molecular, especificidad por sustrato, etc. Una de estas enzimas, la carnosinasa “tisular” no puede hidrolaze ni homocarnosina ni anserina. La segunda enzima es capaz de hidrolizar carnosina, anserina y, en menor medida, homocarnosina. Esta enzima es abundante en suero sanguíneo, donde juega un papel importante en la hidrólisis de la carnosina en la dieta (carnosinasa sérica)

 

La carnosinemia, también llamada deficiencia de carnosinasa, es un raro trastorno metabólico autosómico recesivo causado por una deficiencia de carnosinasa, una dipeptidasa (un tipo de enzima que divide los dipéptidos en sus dos componentes de aminoácidos). El gen de la carnosinasa se encuentra en el cromosoma 18, un autosoma . El gen de la carnosina dipeptidasa-1 controla el tejido y la carnosinasa sérica. Las mutaciones en este gen son responsables de la deficiencia de carnosinasa, lo que resulta en carnosinemia. La deficiencia de carnosinasa sérica, junto con la carnosinuria (“carnosina en la orina”), es el indicador metabólico habitual de la deficiencia sistémica de carnosinasa. Esta forma de dipeptidasa no se encuentra en la sangre humana hasta la última etapa de la infancia, que se eleva lentamente hasta los niveles de adulto a los 15 años. Se han asociado una variedad de síntomas neurológicos con la carnosinemia. Incluyen: hipotonía, retraso del desarrollo, retraso mental, degeneración de axones, neuropatía sensorial, temblores, desmielinización, anomalías de la sustancia gris y ataques mioclónicos.