Adenilación

Qué es la adenilación

La adenilación consiste en la unión covalente de un residuo de AMP a un grupo hidroxilo de una proteína o de otra molécula biológica. El donante del grupo adenililo es el ATP: la enzima responsable rompe el enlace entre el fosfato alfa y el fosfato beta del ATP, libera pirofosfato inorgánico y transfiere el fragmento adenililo al sustrato. La reacción es reversible; una enzima deadenilasa puede eliminar el AMP y restaurar la molécula original.

El término procede de la combinación de adenina (la base nitrogenada púrica) con el sufijo -il, que indica un radical químico derivado, y el sufijo -ación, que designa la acción o el proceso. En la literatura anglosajona aparece como adenylylation o, con menor propiedad, adenylation. Las enzimas que catalizan esta reacción se denominan genéricamente adenililtransferasas.

El ejemplo clásico: la glutamina sintetasa de Escherichia coli

El caso mejor estudiado de adenilación como mecanismo regulador es el de la glutamina sintetasa bacteriana. En E. coli, esta enzima cataliza la incorporación de amonio al glutamato para formar glutamina, una reacción central del metabolismo del nitrógeno. Cuando la célula dispone de nitrógeno en exceso, una adenililtransferasa específica (la enzima ATasa, producto del gen glnE) transfiere un residuo de AMP al residuo de tirosina 397 de cada una de las doce subunidades del dodecámero. La glutamina sintetasa adenilada pierde actividad catalítica.

Earl Stadtman y sus colaboradores en los National Institutes of Health describieron este sistema en las décadas de 1960 y 1970, y durante años fue el paradigma de regulación enzimática reversible por modificación covalente en procariotas. Cuando el nitrógeno escasea, la misma ATasa cataliza la reacción inversa y retira el grupo AMP. Que la enzima funcione en un sentido o en otro depende de la proteína reguladora PII y de la concentración de metabolitos nitrogenados. Es un circuito con varias capas de control.

Otras funciones biológicas de la adenilación

Fuera de la regulación metabólica, la adenilación interviene en pasos previos de la reparación del ADN en bacterias. En el sistema de reparación de emparejamientos erróneos (mismatch repair), la enzima MutL activa una endonucleasa tras reconocer marcas de metilación que distinguen la cadena parental de la recién sintetizada; algunos pasos del procesamiento de la cadena dañada implican intermediarios adenilados.

Más recientemente se ha descrito que ciertas proteínas bacterianas con dominio Fic (del inglés filamentation induced by cAMP) adenilan residuos de treonina o tirosina de proteínas del hospedador eucariota como estrategia de virulencia. La toxina VopS de Vibrio parahaemolyticus adenila GTPasas de la familia Rho, lo que bloquea la dinámica del citoesqueleto de actina de la célula infectada. Estos hallazgos, publicados a partir de 2009, ampliaron considerablemente el catálogo de funciones conocidas de esta modificación.

Diferenciación con reacciones relacionadas

Conviene no confundir la adenilación con la actividad de la adenilato ciclasa, que también utiliza ATP como sustrato pero genera un producto distinto: el AMPc (AMP cíclico), una molécula con un enlace fosfodiéster intramolecular que actúa como segundo mensajero. En la adenilación, el AMP se transfiere a otra molécula; en la reacción de la adenilato ciclasa, el AMP se cicliza sobre sí mismo. Son dos destinos diferentes para el mismo nucleótido de partida.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra adenilación?

De adenina, la base nitrogenada que forma parte del AMP, más el sufijo -il (que indica el radical derivado) y -ación (que indica proceso). En rigor, la forma más precisa es adenililación (de adenililo), pero adenilación es la forma abreviada más extendida en español.

¿Es la adenilación exclusiva de las bacterias?

No, aunque los ejemplos mejor caracterizados proceden de organismos procariotas. En células eucariotas se han identificado adenililtransferasas, sobre todo en el contexto de la interacción con patógenos bacterianos que inyectan efectores adenilantes en la célula hospedadora.

¿Qué relación tiene con la fosforilación?

Ambas son modificaciones postraduccionales reversibles que regulan la actividad de enzimas. La diferencia está en lo que se transfiere: un grupo fosfato en la fosforilación, un residuo completo de AMP en la adenilación. La fosforilación es mucho más frecuente en eucariotas; la adenilación predomina como sistema regulador en procariotas, aunque su relevancia en la biología de la infección ha reavivado el interés por ella.

Referencias

1. Real Academia Nacional de Medicina de España. Diccionario de términos médicos: AMP cíclico.
2. DeCS/BVS (Descriptores en Ciencias de la Salud). Adenilato quinasa.
3. National Center for Biotechnology Information (NCBI). Basic Neurochemistry: Adenylyl Cyclases.
4. Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM). Portal de divulgación en bioquímica y biología molecular.