PEROXISOMAS

Son vesículas simples limitadas por membranas, que pueden contener un centro denso y cristalino de enzimas oxidativas.

Los peroxisomas son organelos derivados del retículo endoplásmico que llevan a cabo una gama de actividades metabólicas en respuesta a cambios ambientales y demanda celular.

Morfológicamente se parecen a los lisosomas, pues son partículas esféricas, limitadas por una membrana, de un diámetro variable que oscila entre 0.3 y 1.5 µm, y con un contenido enzimático.

Sin embargo, difieren funcionalmente de los lisosomas, pues las enzimas que contienen no son hidrolasas ácidas sino enzimas que intervienen en el metabolismo del H2O2 y colaboran con las mitocondrias y cloroplastos en algunas funciones.

Son organelos multifuncionales que contiene 50 enzimas que participan en actividades diversas como la oxidación de ácidos grasos de cadena muy larga y la síntesis de plasmalogenos que son una clase inusual de fosfolípidos y son muy abundantes en las vainas de mielina que aíslan los axones del cerebro.

Comparten varias propiedades con las mitocondrias un ejemplo es que se forman a partir de división de organelo preexistente, los dos importan proteínas preformadas del citosol y ambos participan en tipos similares de metabolismo oxidativo.

Son el sitio donde se sintetiza y degrada el peróxido de hidrogeno, un agente oxidante muy reactivo y toxico.

Actividad enzimática

Los peroxisomas se denominan así porque sus enzimas utilizan el oxígeno molecular para eliminar átomos de hidrógeno de sustratos específicos, a través de una reacción oxidativa que produce H2O2.

La reacción global sería: RH2 + O2 ⇒ R + H2O2, siendo RH2 el sustrato oxidable (aminoácidos, cetoácidos α, ácido úrico, alantoína, acil-CoA, enoil-CoA, ácido glicólico, ácido glioxílico, etc.).

Las enzimas que catalizan esta reacción son las oxidasas flavínicas, llamadas así porque tienen una flavina como grupo prostético. Entre ellas se encuentran oxidasas de aminoácidos, la oxidasa de acil-CoA, la oxidasa de glicolato y la oxidasa de urato, denominadas de acuerdo con el sustrato.

El H2O2 resultado de la reacción es un producto muy tóxico que es eliminado por otra enzima del peroxisoma, llamada catalasa, que posee un grupo prostético hemo. La eliminación puede ser directa, según la reacción 2H2O2 ⇒ 2H2O + O2, o puede seguir otra vía que consiste en emplear el H2O2 para oxidar diversas sustancias como alcoholes, fenoles, ácido fórmico, formaldehído y acetaldehído, según la reacción: H2O2 + R’H2 ⇒ R’ + 2H2O; siendo R’H2 una de las sustancias mencionadas.

 A diferencia de las oxidaciones respiratorias mitocondriales, las que se desarrollan en los peroxisomas no están acopladas a la fosforilación del ADP en ATP. No todas las enzimas mencionadas aparecen siempre en los peroxisomas de todos los tejidos, pero al menos la catalasa está siempre presente. Esta enzima constituye el 40% de la proteína total de los peroxisomas del hígado.

En determinados tejidos, los peroxisomas pueden contener, además de algunas de las enzimas mencionadas, otras enzimas relacionadas específicamente con la degradación de bases púricas o de lípidos o, en los vegetales, con la fotorrespiración.

Mediante su dotación enzimática los peroxisomas pueden intervenir en diversas vías metabólicas, que difieren según los organismos y el tipo de tejido. Las funciones específicas mejor conocidas son el catabolismo de las purinas, el metabolismo de los lípidos y el metabolismo del ácido glicólico.

Captación de proteínas en los peroxisomas

Las proteínas destinadas a un peroxisoma tienen una señal de dirección peroxisómica (PTS, peroxisomal targeting signal), ya sea una PTS (proteína de la matriz peroxisómica) o una mPTS  (proteína peroxisómica de la membrana).

Se han identificado diferentes PTS: mPTS y receptores PTS.

Los receptores PTS se unen con proteínas destinadas al peroxisoma en el citosol y las trasladan a la superficie del peroxisoma. Parece que el receptor PTS acompaña a la proteína peroxisómica a través de la membrana limitante hacia la matriz y luego regresa al citosol para escoltar a otra proteína.

Las reacciones oxidativas de los peroxisomas son muy importantes en el hígado y el riñón, para la bioinactivación de gran cantidad de moléculas tóxicas que entran en la circulación, como por ejemplo el etanol. Casi la mitad del etanol ingerido por el organismo es oxidado a acetaldehído en los peroxisomas del hígado. En el riñón, los peroxisomas también degradan la triyodotironina a ácido triyodotiropirúvico.

ENFERMEDADES    

Adrenoleucodistrofia:

Es una enfermedad hereditaria transmitida por el cromosoma x incluida en el grupo de las leucodistrofias.

Presenta un déficit en la proteína-ALD y como síntomas presenta deterioro del sistema nervioso (audición, vista), debilidad muscular o rigidez, parálisis, convulsiones, disfagia.

Enfermedad de Zellweger:

También llamado síndrome cerebro-hepato-renal, es un desorden congénito poco frecuente que se caracteriza por la baja producción o ausencia de producción de peroxisomas, especialmente en tejidos encargados de la depuración y desintoxificación del cuerpo, tales como el hígado y los riñones.

Déficit en genes PEX (peroxinas).

Presenta rasgos craneofaciales dismórficos, retraso en el crecimiento, hepatomegalia, coagulopatía, cataratas, glaucoma, nistagmo.

Enfermedad de Refsum:

Es un trastorno poco frecuente que pertenece al grupo de las lipidosis  que ocasiona neuropatía, ataxia, ictiosis, ceguera nocturna y retinitis pigmentaria, falta (o es deficiente) la enzima que oxida el ácido fitánico, que es un ácido graso de cadena muy larga.

Hay un déficit de la enzima tiolasa peroxisomal.

Condrodisplasia puctata rizomielica:

Es una enfermedad ocasionada por el déficit de la enzima dihidroxi-acetona-fosfato acil sintetasa (DHAOT).

Sus manifestaciones clínicas son fémur y húmero corto, alteraciones vertebrales, cataratas, lesiones cutáneas y déficit intelectual grave.