!!!UEA!

BIOQUIMICA I!!!!ALUMNO !

IVAN MARQUEZ GUADARRAMA!!!!!!!CORREO ELECTRONICO!galo920123@hotmail.com!!!!!

MATRICULA!210370271!!!!!!!

Martes 10 de Junio del 2014!!!!!!!PROYECTO DE INVESTIGACION FINAL DE TRIMESTRE!

TEMA: ERITROPOYETINA !!!!!!SEMANA 8!!!!!!!

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RESUMEN:!!El presente trabajo de investigación esta basado en la Eritropoyetina, también conocido como EPO, una proteína que en gran medida es responsable de la estabilidad de los sistemas biológicos donde el transporte de oxigeno es indispensable, transporte realizado en la sangre por medio de los eritrocitos como los portadores de este, pues lo incorporan en su componente mas característico: la hemoglobina, que de hecho es la que le brinda el color rojo por su enlace de coordinación que es capaz de formar con el Fe que lo acompaña en su interior y al ser oxidado es capaz de transportar hasta 4 moléculas de oxígeno. !!El descubrimiento de la eritropoyetina fue realizado en 1905 por Paul Carnot y Clotilde Deflandre quienes propusieron que la eritropoyetina era una hormona y que era la encargada de regular la producción de glóbulos rojos. Durante los años 60 John Adamson realizo trabajos con la finalidad de encontrar la relación entre esta y la producción de glóbulos rojos en la medula ósea para poder encontrar un tratamiento eficaz para la anemia pero fue hasta 1977 que se pudo asilar con un alto nivel de pureza (95%), lo que permitió conocer parte de la secuencia de aminoácidos que la componen y mediante secuenciación genética identificar el locus del gen que la codifica. Estos procesos han permitido que se pueda producir eritropoyetina sintética y así generar un tratamiento eficiente contra la anemia desde 1989, fecha en que su uso fue aprobado por la FDA en EUA.!!

OBJETIVO!!Elaborar una infografía sobre una proteína en particular, utilizando las bases de datos disponibles en el Internet; describiendo su propiedades moleculares estructurales y funcionales de la misma.!!

CONTENIDO!!

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TEMA PAGINA

ERITROCITOS 3

ERITROPOYETINA Y REPRODUCCION DE ERITROCITOS

3

ESTRUCTURA 4

REPRESENTACION 3D 4

GENETICA 6

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS 11

APLICACIONES 11

CONCLUSIONES 12

REFERENCIAS 12

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!!ERITROCITOS!!

Estos son un tipo celular presente en la sangre y son los encargados de transportar oxigeno de los pulmones hacia otros tejidos de un organismo con ayuda de los movimientos realizados del corazón.!!Realizan el transporte de oxigeno al oxidar los centros férricos de la hemoglobina que tienen en su interior, esta le da el color rojo a el eritrocito y en consecuencia a la sangre y para lograr esto ademas del Fe se requiere acido fólico y vitamina B12!!En la imagen 1 se puede apreciar la estructura de un eritrocito típico y se puede apreciar que tienen una forma adonada debido a que no tienen núcleo. Miden 7 por 7 micrómetros de diámetro por grosor !!!!!!!

! ! Fig 1 Estructura de un eritrocito común !Al ser células que carecen de núcleo son incapaces de realizar mitosis. Su reproducción será descrita mas adelante, su periodo de vida va de 100 a 120 días y por tal motivo requieren reproducirse de manera continua!!Otra de las funciones de los eritrocitos es el del transporte de CO2 por el cual tiene mayor afinidad que por el oxigeno. Esto es importante puesto que el intercambio de Oxigeno por CO2 se realiza de forma espontánea y no requiere la inversión de energía. Lo que hace suponer que la concentración de CO2 y Oxigeno están en equilibrio por que de producirse mayor cantidad de CO2 se podría generar la muerte por asfixia.!!Las cantidades adecuadas de eritrocitos en la sangre son:!!Masculinos5 x 106 pro 1 µl!Femeninos4,5 x 106 pro 1 µl!!

ERITROPOYETINA Y REPRODUCCION DE ERITROCITOS!!La eritropoyetina es una proteína que en fetos se produce en el hígado pero cuando se llega a una etapa adulta esta producción se ve nulificada en este y es transferida a los riñones en su mayoría, aproximadamente el 85 al 90 %, el resto se puede producir en otros tejidos del cuerpo tal es el caso del sistema reproductor o en le bazo e inclusive en el cerebro.!!Su producción se ve estimulada cuando las concentraciones de oxigeno disminuyen en la sangre (hipóxia), o en personas con anemia y tiene por objeto estimular que células madre presentes en la medula ósea se puedan convertir en eritrocitos, también este proceso es conocido como eritropoyesis.!!

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La eritropoyesis es el proceso por medio del cual los eritrocitos se reproducen el cual depende de forma directa de eritropoyetina, la cual al generarse como ya se había mencionado anteriormente !!La formación de glóbulos rojos se lleva a cabo en la medula ósea para lo cual se utilizan células madres de esta, los hemocitoblastos, de los cuales se generan los componentes de la sangre como son los glóbulos blancos, lo eritrocitos, plaquetas etc etc.!el cual después de haber recibido el estimulo generado por la interacción de su membrana con la eritropoyetina se empieza un proceso de diferenciación celular dando como resultado que el hemocitoblasto se convierta en otro tipo celular llamado proeritoblasto el cual después de un tiempo volverá a cambien y se transformara en un eritrocito maduro, este proceso tiene un a duración de 2 días desde la estimulación del hemocitoblasto con la eritropoyetina hasta que se libera un nuevo eritrocito. Al día se forman aproximadamente 2 millones de eritrocitos los cuales forman aproximadamente 45% del coluden total de la sangre.!!

ESTRUCTURA!!Se trata de una glucoproteína con actividad hormonal compuesta de una secuencia de 166 aa que se unen por medio de enlace peptídico; tienen estructura primaria secundaria y terciaria pero no cuaternaria puesto que no requiere formar polímeros para ser funcional.!!No tiene ningún grupo prostético ni cofactores. Su estructura terciaria esta compuesta por la conjunción de 1 hélice 3 10, 4 alfa hélices, 7 vueltas, 2 puentes y 10 espirales, carece de sitio activo y por lo tanto de actividad enzimática de cualquier tipo.!!!

REPRESENTACION 3D!!Las figuras de la pagina anterior representan capturas de la misma proteína solo que en tres dimensiones y fueron realizadas con ayuda del visualizador molecular VMD.

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! !DCBIG!!!!

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a) b)

c)

d)

g)

e)

f)

i)

h)

Las figuras de la pagina anterior representan capturas de la misma proteína solo que en tres dimensiones y fueron realizadas con ayuda del visualizador molecular VMD !!A continuación en la tabla 1 se describe brevemente cada una de las imágenes en las que se incluye el tipo de representación (dibujo) y que método de coloreado:!!

! !GENETICA!!

Como ya se ha mencionado anteriormente la eritropoyetina es una proteína por lo que siguiendo el dogma central de la biología el cual dice que para la formación de una proteína es necesario que esta se sintetice es decir que se traduzca a partir de un RNAm el cual a su vez proviene del DNA del individuo por lo que esta proviene de un gen el cual esta incluido dentro del genoma. !!En el caso de la eritropoyetina su gen se ha denominado como EPO haciendo alusión a la proteína que codifica. El cual se encuentra ubicado en el cromosoma 7 en la imagen 2 se puede apreciar la descripción de la ubicación precisa del gen dentro de este cromosoma !!!!!

Tabla 1Descripcion imagenes estructura 3DImagen Representación Coloreado Descripción

a NewCartoon Estructura secundaria/ hélices 3 10

Representa la unica hélice 3 10 presentes en !la eritropoyetina

b NewCartoon Estructura primaria / Secuencia de aa

Representa la secuencia de aminoácidos presentes en la eritropoyetina

c NewCartoon Estructura secundaria / alfa helices

Muestra las 4 alfa hélices presentes

d NewCartoon Cadena / Unidades Monoméricas

Demuestra que la eritropoyetina es una sola cadena de proteína compuesta por una sola cadena aminoácidos

e NewCartoon Estructura secundaria / Vueltas La eritropoyetina solo tiene 7 vueltas

f NewCartoon Estructura secundaria / Puentes beta

Representa a las dos estructuras de puente que hay en la proteína

g QuickSurf Estructura secundaria / Conjunto de estructuras

Muestra todas las estructuras secundarias de la proteína dejando ver el volumen total de esta sin separar visualmente las estructuras de cada átomo o de cada aa

h NewCartoon Estructura secundaria / Espirales

La estructura tiene 10 espirales también conocidos como loop

i Vander Walls Estructura secundaria /Radio atomico

Permite ver el espacio ocupado por cada aa en las estructuras secundarias y como es que interactúa con sus átomos vecinos

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Imagen 2 estructura del cromosoma 7 y ubicación del gen EPO!!!En la tabla 2 podemos observar la descripción del gen EPO el cual contiene 21 exones!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Tabla 2 descripción del gen EPO!!En la imagen 3 se puede ver que su expresión en forma de proteína es muy baja en la mayoría de los tejidos analizados pero se ve que donde se muestran los componentes sanguíneos este aumenta aun que todavía es muy baja considerando que la concentración se muestra en forma de logaritmo en ppm!

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Imagen 3 Expresión proteica relacionada de la EPO!!!La tabla 3 muestra las principales variantes del gen y la posición así como cual es el nucleótido que fue modificado cabe resaltar que estas variaciones no afectan el funcionamiento de la proteína ni su estructura en total se conocen en 140 variantes dentro del genoma humano !

� ! Tabla 3. Variantes funcionales del gen EPO !!

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La Tabla 4 muestra algunas de las variantes en la estructura de las cuales algunas pierden su función ! !!

!!!!!!!!!!Tabla 4. Variantes estructurales del gen EPO !!En la Tabla 5 se muestran algunos de los ortólogos del gen EPO así como la especie a la cual pertenecen así como su nombre.! !!!!!!!!Tabla 5. Ortólogos del gen EPO !!La tabla 6 representa los tejidos donde se presenta la expresión de la eritropoyetina donde podemos observar con la técnica RNAseq que la expresión se encuentra en su mayoría en tejidos como son:!!- Nódulos linfáticos!- Cerebro!- Aparato reproductor masculino y femenino !- Sistema urinario masculino !!En otros tejidos también se encuentra expresando este gen pero en una proporción mínima y para los efectos de este trabajo pueden ser despreciables.

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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Tabla 6 Tejidos donde se expresa el gen de la Eritropoyetina determinado al utilizar las técnicas de Microarray, RNAseq y SAGE!!!

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PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS!!En la tabla 7 se muestran las propiedades fisicoquímicas de manera resumida.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Tabla 7 Propiedades fisicoquimicas de la eritropoyetina!!APLICACIONES!!

La eritropoyetina puede ser utilizada con fines farmacológicos en pacientes con presencia de enfermedades tales como:!!• Anemia !• Eritrocitocis !• Deficiencia de Hierro!• Falla renal cronica!• Policistemia!• Anemia severa!• Aplacía de células rojas !• Policistemia severa!• Disfunción renal !Todas las enfermedades anteriormente mencionadas están relacionadas con deficiencias en la concentración de oxigeno en la sangre y por lo tanto en la baja concentración de eritrocitos en sangre y puede deberse desordenes alimenticios, error en la síntesis de eritropoyetina de manera natural, falla en los tejidos donde se produce, etc. etc. !!Los efectos de estas se ven disminuidos hasta 96 horas después de haber suministrado la eritropoyetina tiempo en el que ademas de haberse iniciado la producción de eritrocitos, se ha visto incrementada la concentración de estos en sangre, de tratarse de enfermedades como son el desorden alimenticio puede ser suficiente con cumplir un tratamiento breve pero en caso de enfermedades crónicas es necesario que se suministre de manera continua.!!Otra de las aplicaciones que tiene la eritropoyetina es el área de deportes o en personas que realizan actividades de alto rendimiento aun que en los primeros si se realizan a nivel profesional esta prohibido su suministro puesto que los reglamentos de estos no lo permiten por ser elementos que promueven la competencia desleal y modificar los rendimientos reales de los deportistas.!!Las personas que viven a grandes alturas de mas de 2500 msnm producen grandes cantidades de eritropoyetina lo cual les permite crear nuevos eritrocitos y de esta forma poder captar en mayor cantidad oxigeno.!!También puede ser utilizado por las células como factor de apoptosis. !!

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PROPIEDAD Valor

Peso molecular 30.4 Kda

Longitud de aminoácidos 166

Punto isoeléctrico 4

Porcentaje de hidratos de carbono 39%

Concentración plasmatica 10-20 u/L

Cadenas N-glucosilacion 3

Residuos sialicos Maximo 14

Popiedades enzimaticas No aplica

!CONCLUSIONES !!

Se aprendieron a manejar diversas herramientas de investigación para conocer las propiedades de una proteína en especifico.!!Se encontraron fuentes de información aparentemente confiables en internet así como diferentes visualizadores moleculares.!!La eritropoyetina como se vio a lo largo del texto se trata de una de elevada importancia para los organismos con metabolismo dependiente de oxigeno pues de ella depende en gran medida que el transporte de oxigeno se posible al mantener la concentración de eritrocitos en la sangre.!!!!

REFERENCIAS.!!"EPO Gene." - GeneCards . N.p., n.d. Web. 10 June 2014. <http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=EPO&search=epo>.!!! Franklin, H.. "Erythropoietin." Cold spring harbor. N.p., n.d. Web. 7 June 2014. <http://perspectivesinmedicine.cshlp.org/content/3/3/a011619.full.pdf+html>. !!!"Function." EPO. N.p., n.d. Web. 10 June 2014. <http://www.nextprot.org/db/enstry/NX_P01588>.!! "RCSB Protein Data Bank - RCSB PDB - 1BUY Structure Summary." RCSB Protein Data Bank - RCSB PDB - 1BUY Structure Summary. N.p., n.d. Web. 10 June 2014. <http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1BUY>! !Strausberg, R. "Result Filters." National Center for Biotechnology Information. U.S. National Library of Medicine, n.d. Web. 10 June 2014. <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/AAI43226.1>. !!Humphrey, W., Dalke, A. and Schulten, K., `VMD - Visual Info) Molecular Dynamics', ! J. Molec. Graphics 1996, ! 14.1, 33-38.

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