Poster Bioquímica. La Biotina Una Proteína Polifucional
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Karina Angulo Solís. Jessica Apaestegui Ulloa y Andrés Arguedas León Los animale s no pued en sinte tizar biotin a, por lo que es necesario consumirla en la dieta. La biotina se encuentra en los alimentos unida al grupo -amino de la lisina formando el dímero biocitina. La función clásica de la biotina tanto en animales como en plantas, es la de participar como cofactor de enzimas implicadas en las reacciones de carboxilación, descarboxilación y transcarboxilación. N H NH S O O OH Este artículo es una recopilación de diversos estudios realizados en personas adultas. Entre ellos se destacan tres estudios los cuales se detallan a continuación: 1. Func ión en la regulación de la expresión de los g enes. Se realizaron microarreglos en personas adultas sanas, en las cuales se administró 2,15 mg/día de biotina durante 21 días para identificar la variación en la expresión de los genes en células mononucleadas de sangre periférica. 2. Efecto en el metabolismo de carbohidratos. Se trataron pacientes con diabetes tipo 1 y diabetes tipo 2. A los prime ros se le sumin istró, durante una semana biot ina, sin recibir insulina exógena. Mientras que a los pacientes con diabetes tipo 2 se les suministró 9 mg de biotina diarios durante un mes. 3. Efecto en el metabolismo de lípidos. Se administro biotina (5mg/dia) durante 4 semanas en pacientes con aterosclerosis y hipercolesterolemia. El estudio de los mecanismos moleculares de las vitaminas sobre la expresión génica, a permitido entender varios de sus efectos sobre diversas funciones biológicas y el desarrollo de medicamentos usados en la actualidad en el tratamiento de gran diversidad de enfermedades . El estudio de la biotina y su posible uso para el desarrollo de medicamentos, podría ser de gran utilidad en el tratamiento de enfer med ade s aso cia das al sín dro me met abó lico (di abe tes mellitus, dislipidemias, hipertensión, entre otras). Las cuales son la principal causa de muerte en el mundo. Aguilera, A., Serrato,D. & Nieto,R. (2013). La biotina: una vitamina vieja con funciones nuevas. Revista Biológicas, 15 (1), pp. 24-30. Acetil -CoAcarboxilasa Es una vitamina hidros olu ble ese nci al para la vida de tod os los organismos, la pueden sintetizar las plantas, la mayoría de las bacterias y algunos hongos. Piruvatocarboxilasa Propionil-CoA Metil-malonil-CoA Propionil-CoA Carboxilasa Flora Intestinal Dieta Biotina Apocarboxilasas Holocarboxilasas Degradación Proteolítica Biocitina Síntesis de Ácidos Grasos ACC Catabolismo de aminoácidos Gluconeogénesis PC Biotina Biotinil-AMP GCs cGMP PKG Transcripción ARNm - Proteín a HCS 1. Función en la regulación de la expresión de genes. 1.1 Señ alización de l a g uani lato cic lasa s olu ble/pro teí na cin asa G (GC/PKG) La biotina produce un incremento en la actividad de la GCs, la elevación de las concentraciones de GMPc y la participación de la cinasa PKG. Además, la biotina reduce la hipertensión arterial y los triglicéridos sanguíneos debido a cambios en la GCs y en el GMPc respectivamente. 1.2 Biotinilación de histonas. La biotina se une con proteínas de histonas de manera especifica en diversos tipos celulares lo que podría modificar la expresión génica a este nivel molecular. Figura 4. Mecanismo propuesto de acción de la biotina a trav é s de la vía de la GC/GMPc/PKG. La holocarboxil asa sintetasa (HCS) produce el intermediario biotinil -AMP , é ste por un m ecanismo descono cido aum enta la actividad de la guanila to c iclasas soluble (GCs) . El incremento de las conc entraciones de GMPc intracelular activan a la proteí na c i n as a G ( PK G ), la cual puede fosforilar diferentes proteí nas que parti cipan en la regul ación d e la expr esión g ené tica. Figura 2. Ciclo de la Biotina. 3. Met abo lis mo de Lípido s. La administración de biotina en pacientes con aterosclerosis e hi pe rcol es te role mi a, pr od uj o un de cremen to en las concentraciones de colesterol total. Por su parte, en voluntarios sano s se enco ntró que la admin istra ción de bioti na prod ujo modificaciones en los niveles de lípidos plasmáticos. Figura 1. Es tructura Quí mica de la Biotina. Figura 3. Aterosclerosis Figura 5. Niveles de Glucosa en Sangre. 2. Metabolismo de car bohidrato s. En estudios clínicos se encontró que pacientes con diabetes tipo 1 tra tad os con biotina y sin recibir insulina exógena, disminuye ron sus concentraciones de glucosa en ayu no. Mientras que en pacientes diabéticos tipo 2, la administración de biotina diaria durante un mes, dismi nuyó las conce ntraci on es de gluco sa en ayu no. El efecto hip ogl uce miante de la biotina, se encuentra aco rde con observaciones que indican que reduce la expresión de genes de enzimas, cuya activ idad favorec e la dismin ución de las concentraciones de glucosa sanguíneas y reduce la expresión del ARNm de proteínas de acció n hiperglucemiante.
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Karina Angulo Solís. Jessica Apaestegui Ulloa y Andrés Arguedas León
Los
animales no pueden sintetizar
biotina, por
lo que es
necesario
consumirla
en
la
dieta
.
La
biotina
se
encuentra
en
los
alimentos
unida
al
grupo
-
amino
de
la
lisina
formando
el
dímero
biocitina
.
La
función
clásica
de
la
biotina
tanto
en
animales
como
en
plantas,
es
la
de
participar
como
cofactor
de
enzimas
implicadas
en
las
reacciones
de
carboxilación,
descarboxilación
y
transcarboxilación
.
NH NH
S
O
O
OH
Este artículo es una recopilación de diversos estudios realizados en
personas adultas. Entre ellos se destacan tres estudios los cuales se
detallan a continuación:
1. Func ión en la regulación de la expresión de los g enes.Se realizaron microarreglos en personas adultas sanas, en las cuales
se administró 2,15 mg/día de biotina durante 21 días para identificar la
variación en la expresión de los genes en células mononucleadas de
sangre periférica.
2. Efecto en el metabolismo de carbohidratos.
Se trataron pacientes con diabetes tipo 1 y diabetes tipo 2. A los
primeros se le suministró, durante una semana biotina, sin recibir
insulina exógena. Mientras que a los pacientes con diabetes tipo 2 se
les suministró 9 mg de biotina diarios durante un mes.
3. Efecto en el metabolismo de lípidos.
Se administro biotina (5mg/dia) durante
4 semanas en pacientes con aterosclerosis
y hipercolesterolemia.
El estudio de los mecanismos moleculares de las vitaminas sobre
la expresión génica, a permitido entender varios de sus efectos
sobre diversas funciones biológicas y el desarrollo de
medicamentos usados en la actualidad en el tratamiento de gran
diversidad de enfermedades.
El estudio de la biotina y su posible uso para el desarrollo de
medicamentos, podría ser de gran utilidad en el tratamiento de
enfermedades asociadas al síndrome metabólico (diabetes
mellitus, dislipidemias, hipertensión, entre otras). Las cuales son
la principal causa de muerte en el mundo.
Aguilera, A., Serrato,D. & Nieto,R. (2013). La biotina: una
vitamina vieja con funciones nuevas. Revista
Biológicas, 15 (1), pp. 24-30.
Acetil
-
CoA carboxilasa
Es una vitamina hidrosoluble esencial para la vida de todos los
organismos,
la
pueden
sintetizar
las
plantas,
la
mayoría
de
las
bacterias
y
algunos
hongos
.
Piruvato carboxilasa
Propionil
-
CoA
Metil
-
malonil
-
CoA
Propionil-
CoA
Carboxil
asa
Flora IntestinalDieta
Biotina
Apocarboxilasas
HolocarboxilasasDegradaciónProteolítica
Biocitina
Síntesis deÁcidos Grasos
ACC
Catabolismo deaminoácidos
GluconeogénesisPC
Biotina
Biotinil-AMP
GCs
cGMP
PKG
Transcripción
ARNm - Proteína
HCS
1. Función en la regulación de la expresión de genes.
1.1 Señalización de l a g uani lato cic lasa s olu ble/pro teína cin asa G (GC/PKG)
La biotina produce un incremento en la actividad de la GCs, la elevación
de las concentraciones de GMPc y la participación de la cinasa PKG.
Además, la biotina reduce la hipertensión arterial y los triglicéridos
sanguíneos debido a cambios en la GCs y en el GMPc respectivamente.
1.2 Biotini lación de histonas.
La biotina se une con proteínas de histonas de manera especifica en
diversos tipos celulares lo que podría modificar la expresión génica a
este nivel molecular.
Figura 4. Mecanismo propuesto de acción de l a b io ti na a t rav és d e l a v ía d e l a GC/GMPc/PKG. La holocarboxi lasa s intetasa (HCS) produce el in termediar io b iot in i l-AMP,éste por un m ecanismo descono cido aum enta la act iv idad de la guani lato c ic lasas soluble (GCs). El incremento de las conc entraciones de GMPc int racelular act ivan a la proteína c i n as a G ( PK G ), l a c u a l p u e d e f o s f or i la r di ferentes proteínas que part ic ipan en la regul ación d e la expr esión g enética.
Figura 2. Ciclo de la Biotina.
3. Metabolismo de Lípidos.
La administración de biotina en pacientes con aterosclerosis e
hipercolesterolemia, produjo un decremento en las
concentraciones de colesterol total. Por su parte, en voluntarios
sanos se encontró que la administración de biotina produjo
modificaciones en los niveles de lípidos plasmáticos.
Figura 1. Es tructura Química de la Biotina.
Figura 3. Aterosclerosis
Figura 5. Niveles de Glucosa en Sangre.
2. Metabolismo de carbohidratos.
En estudios clínicos se encontró que pacientes con diabetes
tipo 1 tratados con biotina y sin recibir insulina exógena,
disminuyeron sus concentraciones de glucosa en ayuno.
Mientras que en pacientes diabéticos tipo 2, la administración
de biotina diaria durante un mes, disminuyó las
concentraciones de glucosa en ayuno. El efecto
hipoglucemiante de la biotina, se encuentra acorde con
observaciones que indican que reduce la expresión de genes
de enzimas, cuya actividad favorece la disminución de las
concentraciones de glucosa sanguíneas y reduce la expresión
del ARNm de proteínas de acción hiperglucemiante.
