Mecanismo de la reacción
La principal tarea bioquímica de la enzima consiste en preparar precursores para la construcción de la cadena de ADN. Durante la reacción, la ribonucleótido reductasa lleva a la reducción de los ribonucleótidos. La esencia de este proceso radica en la modificación del componente hidrocarbonado de la molécula: se produce una reducción dirigida del grupo hidroxilo, que se encuentra estrictamente en la posición C2 del anillo de ribosa. Como resultado de esta transformación química, los ribonucleótidos se transforman en desoxirribonucleótidos.
Composición del complejo de ribonucleótido reductasa
Para el transcurso adecuado de la reacción en la célula, funciona un conjunto enzimático coordinado, que se denomina habitualmente complejo de ribonucleótido reductasa. Este incluye varios componentes de importancia crítica:
- Ribonucleótido reductasa (RNRasa): actúa como el catalizador principal y la enzima clave del proceso.
- Tiorredoxina: un cofactor proteico especializado. Es este el que desempeña el papel de agente reductor directo de los nucleósido difosfatos (NDP). En la estructura química de la tiorredoxina están presentes grupos sulfhidrilo (-SH) reactivos. Al ceder sus átomos de hidrógeno para la reducción de la ribosa, estos grupos -SH se oxidan de manera lógica.
- Sistema de regeneración: un conjunto de moléculas específicas que devuelven el cofactor oxidado a su estado operativo.
Sistema de regeneración de la tiorredoxina
Una vez que la tiorredoxina ha cumplido su tarea y ha transferido los átomos de hidrógeno a la molécula de NDP, pasa a una forma oxidada e inactiva. Para que el ciclo de síntesis de desoxirribonucleótidos no se detenga, la célula debe reducir continuamente este cofactor proteico.
De este proceso se encarga un sistema reductor independiente:
- Tiorredoxina reductasa: una enzima especializada que cataliza la reducción inversa de la forma oxidada de la tiorredoxina.
- El coenzima NADPH sirve como el donante celular global de átomos de hidrógeno para esta reacción. Es precisamente el NADPH el que proporciona el hidrógeno necesario para la reducción completa de los grupos sulfhidrilo de la tiorredoxina hasta su estado activo original.
Regulación alostérica de la RNRasa
Dado que la síntesis de ADN es un proceso extremadamente delicado, el funcionamiento de la ribonucleótido reductasa se encuentra bajo un estricto control. La enzima es alostérica, lo que significa que su actividad catalítica se modula finamente según la concentración intracelular actual de desoxinucleósido trifosfatos (dNTP):
- Si se acumula un exceso de dATP en la célula, esto sirve como una señal química de que ya hay suficiente «material de construcción» para la replicación del ADN. En respuesta a esta señal, la molécula de dATP actúa como un potente inhibidor, suprimiendo por completo la reducción de todos los tipos de ribonucleótidos.
- La molécula de dGTP actúa de manera más selectiva: su acumulación en el medio conduce a una inhibición específica exclusivamente de la reducción de los NDP pirimidínicos.
Es fácil recordar la inhibición por las primeras letras: «A = Freno absoluto» (el dATP inhibe todos los nucleótidos) y «G = Silencia las pirimidinas» (el dGTP frena solo los NDP pirimidínicos).
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué posición de la ribosa se produce la reducción?
La reducción del grupo hidroxilo por la enzima ocurre estrictamente en la posición C2 de la ribosa.
¿Cuál es el donante directo de hidrógeno en esta reacción?
El donante directo de hidrógeno es el cofactor proteico tiorredoxina, que oxida sus grupos sulfhidrilo (-SH).
¿De dónde proviene el hidrógeno para la reducción de la propia tiorredoxina?
La fuente de hidrógeno para la regeneración de la tiorredoxina es el coenzima NADPH, y la reacción en sí es catalizada por la tiorredoxina reductasa.
¿Cómo afecta el exceso de dATP al funcionamiento del complejo?
El dATP es un inhibidor alostérico. Su alta concentración señala un exceso de material de construcción y detiene por completo la reducción de todos los ribonucleótidos.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismo de oxidación de los grupos sulfhidrilo de la tiorredoxina
- Estructura de los centros activo y alostérico de la RNRasa
- Papel y fuentes del coenzima NADPH en la célula
- Diferencias en la regulación de la síntesis de nucleótidos de purina y pirimidina
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