informe bien elavorado sobre la relacion estructura-funcion de la proteina ferritina

1. Ferritina.
1.- Descripción
La ferritina es una importante proteína globular implicada en el
almacenamiento y liberación controlada del hierro. Corresponde a un oligómero
con forma de casquete hueco con un diámetro interno y externo de 8 y 12 nm
respectivamente, que resguarda al hierro que se encuentra en el interior y recibe
el nombre de Apoferritina, la cual posee un peso molecular de 430 a 480 kD; a la
proteína con el hierro en el su interior es la que se conoce como Ferritina, que
posee un peso molecular de 900 kD. Esta estructura tridimensional forma 8
canales hidrofílicos de 4-5 A, que parecen ser la puerta de entrada-salida para
difundir H2O, cationes metálicos y moléculas hidrofílicas. Su vida media es de
aproximadamente 50 a 75 horas
Aparte de almacenar el hierro en su interior, esta se encarga de mantener los
correctos niveles de hierro en el organismo, de esta forma, cuando el contenido de
hierro en sangre es bajo, la ferritina puede liberar hierro aumentando su
concentración; al contrario, si su concentración en la sangre y tejidos del
organismo es muy elevada, la ferritina puede ayudar a almacenar este hierro que
se encuentra en exceso.
Se encuentra principalmente en el hígado, bazo, mucosa intestinal y médula ósea,
pero también ha sido identificada en muchos otros tejidos y células corporales,
incluyendo los leucocitos, tejidos neoplásicos y últimamente se demostró la
presencia de pequeñas cantidades de esta en el plasma. Existe una estrecha
relación entre el tamaño de los depósitos de hierro corporales y la concentración
de ferritina en el plasma. La ferritina plasmática es secretada por todas las células
corporales productoras de ferritina y difiere de la ferritina tisular en que es
parcialmente glicosilada y exenta casi totalmente de hierro. De tal manera que la
ferritina plasmática no aumenta el hierro sérico a menos que exista una necrosis
hepatocelular. Es considerada en la actualidad como la principal prueba para
detectar estados de deficiencia o de sobrecarga de hierro corporal. Cada
microgramo de ferritina plasmática por litro equivale a 8 a 10 mg de hierro de
depósito. La ferritina plasmática refleja el TAMAÑO del depósito corporal de hierro.
2.- Estructura primaria
Como se menciono anteriormente, esta es una proteína globular que tiene
la forma de un casquete proteico formado por 24 subunidades polipeptídicas
idénticas de ferritina, que se presentan en dos cadenas distintas, L-ferritina (Light)
formada por 175 residuos de aminoácidos, de una masa molecular de 19 kD y
cuya secuencia corresponde a

2. 10 20 30 40 50 60
MSSQIRQNYS TDVEAAVNSL VNLYLQASYT YLSLGFYFDR DDVALEGVSH FFRELAEEKR
70 80 90 100 110 120
EGYERLLKMQ NQRGGRALFQ DIKKPAEDEW GKTPDAMKAA MALEKKLNQA LLDLHALGSA
130 140 150 160 170
RTDPHLCDFL ETHFLDEEVK LIKKMGDHLT NLHRLGGPEA GLGEYLFERL TLKHD
y H-ferritina (Heavy) de 21 kD formada por 183 residuos de aminoácidos, de
secuencia
10 20 30 40 50 60
MTTASTSQVR QNYHQDSEAA INRQINLELY ASYVYLSMSY YFDRDDVALK NFAKYFLHQS
70 80 90 100 110 120
HEEREHAEKL MKLQNQRGGR IFLQDIKKPD CDDWESGLNA MECALHLEKN VNQSLLELHK
130 140 150 160 170 180
LATDKNDPHL CDFIETHYLN EQVKAIKELG DHVTNLRKMG APESGLAEYL FDKHTLGDSD
NES
Fig.1 Cadena L-ferritina Fig.2 Cadena H-ferritina
La secuencia los residuos de aminoácido de ambas cadenas presenta
residuos de cisteína (Cys), pero estos no se encuentran formando puentes
disulfuro entre ellos.
3.- Estructura secundaria
Ahora, si consideramos la conformación que adaptará la secuencia de
aminoácidos, podemos mencionar que para el caso de esta proteína todas sus
subunidades presentarán una conformación de α-hélice. Para el caso de la H-
ferritina, esta se encontrará formada por 4 cadenas de estructura helicoidales más
una quinta de menor tamaño, y en el caso de la L-ferritina esta se encuentra
constituida por 6 cadenas de la misma estructura.

3. Fig.3 Fig.4
Fig.3 presenta la conformación α-hélice de la cadena H-ferritina y la Fig.4
ilustra la conformación que adopta la cadena L-ferritina. Se puede apreciar
claramente la diferencia entre ambos tipos de cadenas.
Estas estructuras helicoidal se encuentran altamente estabilizadas por la
presencia de enlaces puente de hidrógeno que se establecen entre los residuos
de aminoácidos del esqueleto polipeptídico que forman las cadenas. Como las
cadenas de H y L-ferritina se encuentran formadas únicamente por α-hélice, estas
contendrán una gran cantidad de puentes de hidrogeno. En el caso de la H-
ferritina, esta posee alrededor de 136 enlaces de hidrogeno, mientras que en la F-
ferritina encontramos 127.
En la Fig.5 se ve la disposición que
adoptan estos enlaces de hidrogeno
formados por entre el grupo CO- de un
residuo en la posición n y el NH- de otro
aminoácido ubicado en la posición n+4
mas adelante en la cadena polipeptídica,
para así formar la α-hélice, que se
encuentra altamente favorecida por los
ángulos de torsión adoptados alrededor
de cada carbono alfa.
Fig.5
4.- Plegamiento tridimensional
Como se menciono anteriormente, su estructura adopta la forma de una
corteza proteica oligomérica esférica llamada Apoferritina compuesta por 24

4. subunidades de cadenas polipeptídicas de H y L-ferritina idénticas, las cuales se
encuentran unidades de forma no covalente dando origen a la estructura
cuaternaria de esta proteína.
Fig.6 representa la forma de casquete hueco que adoptan las 24 subunidades
idénticas de H y L-ferritina. Estas se encuentran unidas fuertemente por
interacciones hidrofóbicas, que estabilizan su plegamiento tridimensional.
Estas subunidades de la corteza proteica están dispuestas de tal forma que
generan la conformación de dos tipos de canales formados por la intersección de
3 o 4 subunidades respectivamente, que poseen propiedades y funciones
distintas, siendo estos cruciales en la función de la ferritina de liberar el hierro de
forma controlada.
Fig.7 Fig.8
La Fig.7 muestra el canal que se forma entre 3 cadenas polipeptídicas de color rojo. La
Fig.8 presenta el canal que se forma entre 4 cadenas polipeptídicas de color verde

5. La Fig.9 nos permite
visualizar como es la cavidad
interior de la Apoferritina
donde se almacena el hierro;
esta posee la capacidad de
guardar aproximadamente
3+
4500 iones Fe . Se puede
visualizar además en color
rojo los canales formados por
4 cadenas polipeptídicas.
Fig.9
5.- Relación estructura- función
En el interior de la ferritina el hierro se almacena formando un núcleo
mineral inorgánico de formula [FeO(OH)]8[FeO(H2PO4)] denominado normalmente
como ferrihidrita, en el cual los iones de Fe3+ se encuentran coordinados con
iones O2+. De esta estructura el 10% corresponde a iones Fe3+ coordinados con 5
iones O2+ cada uno y un grupo fosfato. La mayor parte de los grupos fosfato se
encuentran en la parte externa de la estructura cristalina y son utilizados para unir
de forma covalente el mineral con las cadenas laterales carboxiladas de los
residuos del interior de la proteína.
Fig.10 estructura del núcleo mineral
de hierro que se forma en el interior
de la apoferritina. Las esferas
anaranjadas representan a los átomos
3+
de Fe coordinados con átomos de
2+
O . Esta malla de mineral se une
covalentemente a la proteína.
En la forma de mineral de ferrihidrita el hierro no es soluble y para que este se
solubilize debe ser reducido de Fe3+ a Fe2+. La carga positiva del Fe+2 atrae la
parte electronegativa de las moléculas de agua formando una envoltura alrededor
del catión, así el hierro pasa a formar el complejo hidratado de Fe(H2O)6+2 que
puede salir de la proteína a través de los canales.

6. El Fe2+ soluble sale de la ferritina por los canales situados en los
entrecruzamientos de 3 subunidades cuya polaridad permite el paso de estos
iones positivos, los cuales están tapizados por residuos de aminoácidos polares
de ácidos aspártico (Asp) y glutámico (Glu).
La Fig.11 muestra en
color rojo los residuos
de aminoácidos polares
Asp y Glu que forman
parte de uno de los
canales.
Pero este debe perder el agua de hidratación a la entrada del canal y recuperarla
a la salida., debido a que este complejo hidratado es demasiado grande para
poder pasar por el canal.
La Fig.12 muestra una representación de la liberación del complejo
hidratado de hierro por el canal polar (de color verde marcado con círculos
rojos).
El canal central, formado por el entrecruzamiento de 4 subunidades está, por el
contrario, constituido en gran parte por residuos de aminoácidos de leucina (Leu),
y otros aminoácidos no polares. Se cree que por este canal penetra el
dihidroxifumarato, agente reductor responsable de la transferencia de electrones
para que el Fe3+ de la malla mineral pueda ser reducido a Fe2+.

7. Fig.13 Fig.14
La Fig.13 muestra en color blanco a Leu y otros residuos no polares que forman parte del canal
3+
principal, por el cual ingresa el agente reductor del Fe . (Fig.14)
En total la proteína consta de 8 canales liberadores de hierro y 6 canales
principales por donde ingresa el agente reductor del hierro, dando un total de 14
canales.
Una vez fuera de la proteína, el Fe2+ soluble es incorporado a la ferrozina siendo
utilizado en esta manera para la formación de hemoglobina y otras proteínas que
contienen hierro.