Tiopurina Metiltransferasa (TPMT)

Por: Autores. Grado en Biología Sanitaria. UAH

Introducción de la TPMT

La tiopurina metiltransferasa (TPMT) es una enzima  imprescindible para la vida de la cual se desconoce su función biológica exacta: es decir, sigue siendo un completo misterio. Su baja actividad enzimática puede generar la enfermedad inflamatoria intestinal (Crohn y colitis ulcerosa), y en algunos casos, la hepatitis autoinmune. Esto fue una clave decisiva ante la elección de esta proteína, ya que tenemos familiares que padecen la enfermedad de Crohn: una patología autoinmune y crónica que afecta principalmente al final del tracto intestinal. Esta puede derivar en perforaciones, obstrucciones o hemorragias en el intestino, una situación en la que el paciente debe someterse a cirugía.

Se desconoce su función biológica pero se sabe que interviene en el metabolismo del fármaco azatioprina y que está presente en todos los seres vivos.

A continuación, trataremos los siguientes aspectos de la TPMT:

  • Estructura de la enzima
  • Papel bioquímico-biológico
  • Evolución y relación evolutiva con otras proteínas
  • Relación de la TPMT con la salud

Estructura de la enzima

La estructura tridimensional de esta proteína sigue el motivo β-α-β-α-β… El motivo de una proteína es el conjunto de estructuras supersecundarias que se repiten en la proteína. Este motivo es conocido como el plegamiento de Rossmann y que se repite generando un patrón común en un gran número de proteínas, es característico de las proteínas enzimáticas, como por ejemplo las enzimas de la glucólisis.

Las láminas β se disponen de forma paralela, interaccionando entre ellas mediante puentes de hidrógeno, sin embargo, las hélices α se encuentran de manera paralela y antiparalela respecto de las β. El plegamiento de Rossmann tiene una horquilla extra entre dos láminas β . A las proteínas con este plegamiento se les denomina proteínas Rossmannoides.

El dominio de una proteína es una parte específica de esa proteína que realiza una determinada función. Normalmente las proteínas son multidominio, ya que llevan a cabo varias funciones (catalítica, enzimática, etc.); aunque también pueden ser unimodales

Esta es una proteína globular, formada por una secuencia de 245 aminoácidos, situado en el cromosoma 6, en concreto, en su brazo corto.

Esta es la localización del gen de la TPMT en el cromosoma 6.

Papel bioquímico-biológico

Actúa como agentes inmunosupresores o citotóxicos y se emplea para tratar enfermedades autoinmunes, hematológicas, neoplasias, y para evitar el rechazo en los trasplantes de órganos.

Se han observado más de 40 variantes alélicas de la TPMT, y por tanto tienen distintas actividades enzimáticas. Por ejemplo, la TPMT1 tiene una actividad enzimática elevada. La enzima tiopurina metiltransferasa tiene un papel fundamental en el metabolismo del profármaco 6-mercaptopurina.

En la década de 1960 se comenzó el estudio de su actividad en tioles derivados de tiopurinas, tioles aromáticos y tioles alifáticos. Se encontró en riñón, hígado e intestino delgado una actividad tiopurina metiltransferasa soluble y una actividad tiol metiltransferasa microsomal.

En los años 80 se purificó parcialmente la enzima responsable de la actividad tiopurina metiltransferasa, y se midió su actividad en riñón y eritrocitos. Esta proteína presentaba actividad metiltransferasa frente a tioles aromáticos, a tioles heterocíclicos, y con menor afinidad, a tioles alifáticos.

Actualmente la TPMT está ganando importancia ya que se ha observado su papel detoxificador a otras sustancias y tratamientos. Por ejemplo, los pacientes con baja o nula actividad TPMT forman un grupo con una alta probabilidad de sufrir hemorragias al tratamiento con cefalosporinas, ya que la TPMT interviene en la metilación de uno de los productos del metabolismo de cefazolina: MTT (1-metiltetrazol-5-tiol) y MTD (2-metil-1,3,4,triaziazol-5-tiol).

La función fisiológica de la TPMT es desconocida; pero  partir de los datos que tenemos como su expresión en hígado, riñón, intestino y médula ósea y su conservación a lo largo de la evolución nos lleva a deducir que tiene un papel importante en procesos de detoxificación.

Evolución y relación evolutiva con otras proteínas

Caracterizada por su primitiva estructura tridimensional, la TPMT es considerada un fósil viviente debido a que su dominio predominante, el plegamiento de Rossman, ya estaba presente incluso en LUCA, el último antepasado común universal y del cual descienden todos los seres vivos existentes. Esto sugiere que se trata de una enzima altamente conservada que, tras 4000 millones de años de la aparición de la estructura, esta se ha visto apenas modificada. Por tanto, juega un papel fundamental en el metabolismo de seres vivos como animales, plantas o bacterias, donde la estructura apenas se ha visto modificada a lo largo de millones de años.

Destaca su función en la regulación de las vías metabólicas, como por ejemplo el ciclo de la metionina (metabolismo de aminoácidos), así como la metilación de nucleósidos o la regulación del metabolismo del azufre como primer metabolismo en el origen de la vida, relacionado con la actividad metabólica de LUCA.

Gracias a LUCA, se ha establecido el estudio de árboles genéticos que guardan relación con una gran cantidad de genes procariotas y que, al igual que la TPMT, mantienen relación en cuanto a su estructura y función. De este antepasado común, conocemos que hace millones de años habitó en aguas calientes y que su principal función era la de fijar nitrógeno y CO2 siguiendo una ruta similar a la de las bacterias anaerobias actuales).

Nos disponemos a comparar la secuencia de aminoacidos de la proteína tiopurina metiltransferasa y la proteína LUCA‐HisF, que se corresponde con una de las subunidades reconstruidas de nuestro antecesor común LUCA:

Y estos son los resultados que hemos obtenido:

Como podemos observar, la relación entre ambas secuencias es evidente. Lo que sugieren estos resultados es, no solo que la estructura haya permanecido conservada a lo largo de unos, aproximádamente, 4 billones de años, sino también la alta especificidad de la enzima TPMT.

Relación de la TPMT con la salud

La TPMT es una proteína con un papel enzimático muy importante en el cuerpo humano. Se han realizado numerosos estudios acerca de su relación con las enfermedades autoinmunes. Su papel más conocido es en la enfermedad inflamatoria intestinal, también conocida como enfermedad de Crohn, pero también participa en estudios de enfermedades como la leucemia infantil, la hepatitis autoinmune, e incluso la dermatitis atópica infantil.

Este enzima es muy importante en el tratamiento de estas enfermedades autoinmunes, ya que, se encarga de metabolizar los fármacos tiopurinicos como es el caso de la azatioprina, mercaptopurina o tioguanina, todos ellos inmunosupresores. El funcionamiento de estos fármacos depende directamente de la actividad enzimática de la TPMT. Es por esto por lo que antes de suministrar uno de los medicamentos previamente mencionados, se realiza un estudio para ver la capacidad enzimática de la tiopurina metiltransferasa. Si la actividad enzimática de la misma es muy baja puede desarrollar efectos secundarios muy graves entre los que encontramos la mielotoxicidad, uno de los más comunes. Dependiendo de estos resultados, se aconseja una dosis u otra de estos medicamentos. Esta dosis será mayor a mejor actividad enzimática.

Al realizarse varios estudios se ha comprobado que entre un 0.5% y un 1% de la población apunta tener una actividad baja de la TPMT. En un estudio del medicamento azatioprina realizado con 107 pacientes de hepatitis autoinmune o enfermedad de Crohn se observó que la actividad enzimática de la TPMT seguía el patrón de una normal, con una media de 20.2 y una desviación típica de 5.6:

Estos datos son muy parecidos a los obtenidos en otros países. Como se puede apreciar, los pacientes con un problema para metabolizar el medicamento en este estudio son pocos. El estudio determinó que solo aquellos que metabolizasen menos de 5 U/ml, (siendo U un µmol de sustrato por minuto), no serían tratados con azatioprina. Tampoco se encontró ningún tipo de relación con el sexo o la edad de los pacientes con este problema. 

Como solución ante una actividad baja de la tiopurina metiltransferasa se ha descubierto la posibilidad de suministrar 6-tioguanina, este fármaco ayuda a regular la posibilidad de generar una leucopenia (disminución de leucocitos en sangre), si el tratamiento con azatioprina es a largo plazo.

En conclusión, la tiopurina metiltransferasa es de gran importancia en personas sometidas a tratamientos con inmunosupresores, ya que sus condiciones de vida, o simplemente la vida, dependen directamente de ella.

Bibliografía

Autoras: Pilar Salazar Romero, Rocío Sánchez Siles y Paula Téllez González

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