INTRODUCCIÓN
¿Qué son las Selenoproteínas?
Tradicionalmente se pensaba que existían 20 aminoácidos. Sin embargo, el descubrimiento de las selenoproteínas llevó a la definición del aminoácido 21, la selenocisteína (Sec). Por lo tanto, las selenoproteínas serían aquellas proteínas que incorporan el aminoácido selenocisteína. Este aminoácido es muy similar a la cisteína, pero incorpora selenio en lugar de azufre.
El selenio es un nutriente esencial para la mayoría de los seres vivos. Mientras que el exceso de selenio puede ser tóxico, la deficiencia de este nutriente puede provocar múltiples enfermedades como la enfermedad de Keshan (en humanos), la cual afecta al corazón ya que provoca la necrosis del miocardio.
Actualmente muchos estudios indican que el suplemento de selenio dentro de unos límites es beneficioso y tiene efectos positivos para la salud. Uno de los estudios indica que en humanos el selenio es un elemento importante para prevenir la incidencia del cáncer de próstata. También se ha relacionado con el sistema inmunitario, la fertilidad masculina, enfermedades tanto cardiacas como musculares y la prevención y el control del proceso de envejecimiento. (Hatfield I, 2001)
Aunque hay otras proteínas que incorporan selenio, la mayor parte se encuentra formando parte de las selenoproteínas y su identificación y caracterización podría proporcionar la información necesaria para descubrir cual es el papel del selenio en la salud. (Castellano S, 2004)
Se han identificado selenoproteínas en los tres dominios de la vida (Eukarya, Archaea y Prokarya). Aunque no se sabe con certeza, estas proteínas parecen tener una función importante en las reacciones redox ya que se localizan en el centro activo de enzimas implicadas en este tipo de reacciones. Algunas de las vías metabólicas en las que actúan son la neutralización de radicales libres, el mantenimiento del status redox intracelular y la regeneración de lípidos oxidados o de metioninas.
También hay selenoproteínas involucradas en la síntesis de selenocisteína, en la maduración de la hormona tiroidea o en la maduración del esperma. En estas enzimas la Sec también forma parte del centro activo por lo que su papel parece esencial.
Por otra parte, el número de selenoproteínas varía mucho de unos organismos a otros. Mientras que los humanos tenemos 25 selenoproteínas, C. elegans sólo tiene una. Esto implica que este organismo ha mantenido toda la maquinaria de síntesis de selenoproteínas sólo para sintetizar una, y esto nos indica que dichas proteínas tienen que tener un papel muy importante para los organismos.
Lo que hace especial a la selenocisteína es que está codificada por el codón TGA. Éste es un codón STOP en el código genético universal, sin embargo se ha observado que en un 0,1% de los casos, dicho codón TGA no produce la finalización de la transcripción proteica sino que codifica para Sec.
La recodificación del codón TGA como Sec se realiza gracias a la presencia de un elemento tridimensional propio de los mRNAs que codifican para selenoproteínas conocido como elemento SECIS (Selenocysteine insertion sequence) y que se localiza en la región 3' UTR de dichos mRNAs. [Figura 1]
Figura 1: Maquinaria de recodificación del codón TGA.
Las selenoproteínas están mal identificadas. Hay que tener en cuenta que de los 15000 codones TGA que tiene el genoma humano, sólo 25 no son codones de finalización, y esto es una proporción muy pequeña (1/500). Por este motivo, a menudo dichos codones están mal anotados porque se considera como codón de finalización un codón que en realidad codifica para Sec.
Además los elementos SECIS de las diferentes selenoproteínas no tienen una conservación de secuencia que los identifique a todos como tal. Sólo 4 nucleótidos están conservados y esto no es suficiente para definir elementos SECIS.
Lo que sí que existe es cierta similitud estructural entre ellos: su RNA se pliega de la misma manera determinando 2 hélices y 2 loops. Dicha estructura permite el reclutamiento de varios factores y enzimas que son capaces de incorporar la selenocisteína a la proteína que se está sintetizando para que la traducción de la proteína continúe a partir de este TGA. [Figura 2]
Figura 2: Estructura de un elemento SECIS.
Además del importante papel que juegan los elementos SECIS en la síntesis de selenoproteínas, otras enzimas y factores de maquinaria son imprescindibles para llevar a cabo todo el proceso. En primer lugar, será necesaria la síntesis de selenocisteína. Los enzimas esenciales para llevar a cabo esta tarea son SPS1, SPS2, SLA/LP y Secp43. A continuación, será necesario incorporar la selenocisteína a la secuencia proteica para producir una selenoproteína. En esta función tienen un importante papel los elementos SBP2, eEFSec y tRNASec. Junto con los SECIS, todos estos elementos componen la maquinaria necesaria para que se produzca una correcta síntesis de selenoproteínas.
Nuestro organismo: Babesia bigemina
Babesia bigemina es un parásito eucariota unicelular que presenta la siguiente taxonomía:
Reino: Protista (Protozoo)
(sin clasificación): Alveolata
División: Apicomplejos
Clase: Aconoidasida
Orden: Piroplasmida
Familia: Babesiidaee
Género: Babesia (también llamado Nuttallia)
Especie: bigemina
Dentro del género Babesia hay más de cien especies descritas, aunque tan solo unas catorce están bien documentadas. Algunas de ellas han sido clasificadas en el siguiente árbol filogenético:
Figura 3: Árbol filogenético obtenido a partir de la secuenciación del gen 18S del rRNA [Herwaldt BL, 2003]
Ciclo vital
El ciclo vital de B. bigemina involucra dos huéspedes, generalmente un mamífero y una garrapata. Puede explicarse en tres etapas:
Etapa en mamífero:
Mediante una picadura de la garrapata los esporozoitos son introducidos en el torrente sanguíneo del roedor. Una vez en la sangre, penetran en un glóbulo rojo, donde se transforman a trofozoito. En este estadio se inicia la reproducción asexual (gemación) mediante la cual se liberan los merozoitos al torrente sanguíneo, los cuales podrán infectar a nuevos eritrocitos. En la sangre algunos merozoitos se diferencian en gametos masculinos y femeninos.
Etapa en garrapata (vector):
A partir de la picadura de la garrapata a un roedor infectado, los gametos pasan al intestino de ésta, donde se fusionan formando un zigoto (reproducción sexual). Estos zigotos se convierten en oocinetos que se dirigirán a las glándulas salivares. En estas glándulas se produce el ciclo de esporogonia, a partir del cual se forman nuevos esporozoitos cerrando así el ciclo posibilitando la nueva infección a mamíferos. [Figura 4]
Figura 4: Ciclo vital de Babesia. [Modificado de: Herwaldt BL, 2003]
Babesiosis
Babesia es el parásito causante de una enfermedad conocida como babesiosis. A diferencia de otras especies del mismo género, B. bigemina no infecta a humanos.
La babesiosis, también conocida como "fiebre de Tejas", fue identificada por primera vez en 1888 por el biólogo rumano Víctor Babes en honor del cual se denomina el género del microorganismo y la enfermedad que causa.
La hemólisis provocada por la liberación de los merozoitos es responsable de los síntomas de esta enfermedad, parecidos a los de la malaria, como la fiebre y la anemia. En casos graves pueden presentarse vómitos, insuficiencia respiratoria y mialgias.
El tratamiento de la enfermedad se basa en la administración de quinina y clindamicina.
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