Fosfatasa ácida resistente al tartrato

La fosfatasa ácida resistente al tartrato ( TRAP o TRAPasa ), también llamada fosfatasa ácida 5, resistente al tartrato ( ACP5 ) o TRAP5b, es una enzima metaloproteína monomérica glicosilada expresada en mamíferos. ^{[ 5 ]} Tiene un peso molecular de aproximadamente 35 kDa, un punto isoeléctrico básico (7,6–9,5) y actividad óptima en condiciones ácidas. La TRAP se sintetiza como proenzima latente y se activa por escisión proteolítica y reducción. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Se diferencia de otras fosfatasas ácidas de mamíferos por su resistencia a la inhibición por tartrato y por su peso molecular.

El mecanismo de hidrólisis del éster de fosfato por TRAP se produce mediante un mecanismo de ataque nucleofílico , ^{[ 8 ]} en el que la catálisis ocurre con la unión de un sustrato de fosfato al Fe²⁺ en el sitio activo de TRAP. A continuación ^, se produce un ataque nucleofílico de un ligando hidróxido sobre el átomo de fósforo unido, lo que resulta en la ruptura del enlace éster de fosfato y la producción de un alcohol . La identidad y el mecanismo exactos del ligando hidróxido no están claros, pero se cree que se trata de un hidróxido que une los iones metálicos dentro del sitio activo o de un hidróxido terminal unido al Fe³⁺ ^, con informes contradictorios para ambos mecanismos.

En circunstancias normales, TRAP se expresa en altos niveles en osteoclastos , macrófagos activados , neuronas y en el endometrio porcino durante el embarazo. ^{[ 9 ] [ 10 ]} En ratas recién nacidas, TRAP también es detectable en el bazo, timo, hígado, riñones, piel, pulmón y corazón en niveles bajos. La expresión de TRAP aumenta en ciertas condiciones patológicas. Estas incluyen reticuloendoteliosis leucémica ( leucemia de células pilosas ), enfermedad de Gaucher , encefalopatía inducida por VIH , osteoclastoma y osteoporosis , y enfermedades metabólicas óseas.

En los osteoclastos, TRAP se localiza dentro del área del borde ondulado, los lisosomas , las cisternas de Golgi y las vesículas . ^{[ 7 ]}

La prueba de TRAP5b en sangre se utiliza como prueba diagnóstica sugestiva de leucemia de células pilosas , resorción ósea en osteoporosis o metástasis ósea de cánceres como los de mama, próstata, riñones, pulmón, páncreas, colon/recto, estómago, tiroides y ovarios. ^{[ 11 ]}

El gen TRAP de los mamíferos está codificado por un solo gen, que se localiza en el cromosoma 19 (19p13.2–13.3) en humanos y en el cromosoma 9 en ratones. El ADN de TRAP, como se esperaba a partir de la secuenciación de proteínas , está altamente conservado en toda la clase de los mamíferos. El gen TRAP ha sido clonado y secuenciado en especies porcinas, de rata, humanas y murinas. ^{[ 12 ]} Los genes TRAP humanos, murinos y porcinos contienen 5 exones y tienen el codón ATG al comienzo del exón 2, siendo el exón 1 no codificante. Dentro del promotor del exón 1, hay tres promotores distintos "específicos de tejido" : 1A, 1B y 1C. ^{[ 13 ]} Esto permitiría un control estricto de la expresión de TRAP. De este gen se transcribe un ARNm de 1,5 kb con un marco de lectura abierto (ORF) de 969-975 pb que codifica una proteína de 323-325 aminoácidos. En la rata, el ORF tiene una longitud de 981 pb y codifica una proteína de 327 aminoácidos. TRAP se traduce como un único polipéptido. La transcripción del gen TRAP está regulada por el factor de transcripción asociado a la microftalmia . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Se han atribuido muchas funciones a TRAP, y es probable que su(s) papel(es) fisiológico(s) sean múltiples. Los estudios de ratones knockout, así como el trastorno humano asociado con la deficiencia genética de TRAP, arrojan algo de luz sobre sus funciones. En estudios knockout, los ratones TRAP ^{−/− exhiben} osteopetrosis leve , asociada con una actividad reducida de osteoclastos. Esto resulta en engrosamiento y acortamiento de las corticales, formación de deformidades en forma de maza en el fémur distal y placas de crecimiento epifisarias ensanchadas con mineralización retardada del cartílago, todo lo cual aumenta con la edad. ^{[ 16 ]} En ratones transgénicos que sobreexpresan TRAP, se produce osteoporosis leve junto con un aumento de la actividad de los osteoblastos y la síntesis ósea . ^{[ 17 ]} Las funciones propuestas de TRAP incluyen la desfosforilación de osteopontina / sialoproteína ósea , la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), el transporte de hierro y como factor de crecimiento y diferenciación celular . La deficiencia genética de TRAP, determinada por mutaciones recesivas bialélicas en el gen ACP5, es la base del trastorno humano espondilecondrodisplasia. ^{[ 18 ]} El fenotipo clínico afecta al hueso, al sistema nervioso central y al sistema inmunitario. ^{[ 19 ]} La patogenia probablemente incluye un defecto en la reabsorción ósea, así como una desregulación inmunitaria debido a una desfosforilación deficiente de la osteopontina, pero puede ser más compleja y requiere mayor investigación.

Se ha demostrado que la osteopontina y la sialoproteína ósea, fosfoproteínas de la matriz ósea, son sustratos de TRAP altamente eficientes in vitro , que se unen a los osteoclastos cuando están fosforilados. ^{[ 20 ]} Tras una desfosforilación parcial, tanto la osteopontina como la sialoproteína ósea son incapaces de unirse a los osteoclastos . A partir de este efecto, se ha planteado la hipótesis de que la TRAP se secreta desde el borde ondulado, desfosforila la osteopontina y permite la migración de los osteoclastos y la posterior resorción ósea.

Las especies reactivas de oxígeno (ROS) se generan en macrófagos y osteoclastos a partir del superóxido (O₂⁻ ₎ ^, que se forma por la acción de la NADPH-oxidasa sobre el oxígeno (O₂ ₎ . ^{[ 21 ]} Desempeñan un papel esencial en la función de las células fagocíticas.

TRAP, que contiene un hierro redox activo, cataliza la generación de ROS a través de la química de Fenton: ^{[ 22 ]}

O₂ _→ (NADPH-oxidasa) O₂− _∙ ^→ (superóxido dismutasa) H₂O₂ _→ (catalasa ) _H₂O + _O₂

TRAP-Fe ³⁺ (púrpura) + O ^{2− ∙} → TRAP-Fe ²⁺ (rosa) + O ₂

H₂O₂ + TRAP-Fe²⁺ ⁽ _rosa ) _→ HO ^• + HO⁻ ⁺ TRAP- ^Fe³⁺

produciendo radicales hidroxilo , peróxido de hidrógeno y oxígeno singlete. En los osteoclastos, las especies reactivas de oxígeno (ROS) se generan en el borde ondulado y parecen ser necesarias para que se produzcan la reabsorción y la degradación.

En la cerda gestante, la uteroferrina se expresa en altos niveles en los fluidos uterinos. ^{[ 23 ]} Debido a la anatomía única del útero porcino y a la expresión específica de TRAP inducida por la progesterona, se plantea la hipótesis de que la uteroferrina actúa como una proteína transportadora de hierro.

TRAP se asocia con la migración de osteoclastos a los sitios de resorción ósea y, una vez allí, se cree que inicia la diferenciación, activación y proliferación de los osteoclastos . Esta hipótesis se formuló a partir del examen de la estructura ósea de ratones deficientes en TRAP. Se observó que, además de osteopetrosis , la formación ósea ocurría de manera desordenada, con una microarquitectura muy irregular. ^{[ 24 ]}

En ratones con sobreexpresión de TRAP, se ha observado que los ratones afectados presentan obesidad mórbida. Esto ha llevado a la hipótesis de que TRAP está implicada en la obesidad hiperplásica.

• fosfatasa ácida resistente al tartrato en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.