Aldolasa

Qué es la aldolasa

Presente en prácticamente todas las células del organismo, la aldolasa cumple una función aparentemente simple: romper un azúcar fosforilado de seis carbonos, la fructosa-1,6-bisfosfato, en dos fragmentos de tres carbonos cada uno. Esta reacción constituye el cuarto paso de la glucólisis, la vía metabólica central que degrada la glucosa para obtener energía. Cuando la célula necesita fabricar glucosa en lugar de consumirla (proceso conocido como gluconeogénesis), la misma enzima opera en sentido inverso y condensa las dos triosas fosfato en una hexosa.

El nombre procede de la reacción química que cataliza. En 1872 el químico francés Charles-Adolphe Wurtz describió la condensación aldólica, una reacción en la que un aldehído se combina con otro compuesto carbonílico para formar un aldol (contracción de aldehído y alcohol, porque el producto contiene ambos grupos funcionales). El sufijo -asa, introducido por Émile Duclaux en 1898 para designar enzimas, completa la voz: la aldolasa es, literalmente, la enzima que realiza o deshace una condensación aldólica.

Catálisis y estructura molecular

En los vertebrados, la aldolasa pertenece a la clase I de las fructosa-bisfosfato aldolasas. El mecanismo catalítico depende de un residuo de lisina (Lys-229 en la secuencia humana) situado en el centro activo. Esa lisina forma un enlace covalente transitorio con el sustrato, un intermediario denominado base de Schiff, que polariza la molécula y facilita la ruptura del enlace carbono-carbono. Un residuo de aspartato completa el proceso al desprotonar el cuarto hidroxilo de la fructosa.

Bacterias y hongos recurren a un mecanismo distinto. Sus aldolasas, clasificadas como clase II, prescinden de la base de Schiff y emplean un ion metálico divalente (habitualmente zinc) para estabilizar el intermediario. Pese a la diferencia en la química del sitio activo, ambas clases comparten el plegamiento en barril α/β (barril TIM), una arquitectura tridimensional que aparece en varias enzimas de la glucólisis y que recibe su nombre de la triosa-fosfato isomerasa, la primera en la que se describió.

Cada subunidad de la aldolasa humana pesa en torno a 36 kDa. La enzima funcional es un homotetrámero.

Las tres isoformas humanas

En el ser humano se expresan tres isoenzimas de la aldolasa, cada una codificada por un gen diferente y predominante en tejidos concretos.

Aldolasa A (ALDOA) es la forma del músculo esquelético y los eritrocitos. Su actividad se orienta casi por completo hacia la fructosa-1,6-bisfosfato, el sustrato propio de la glucólisis. Es la isoforma que más concentración alcanza en el suero sanguíneo cuando existe daño en fibras musculares, un dato que tiene utilidad como marcador bioquímico.

En el hígado, el riñón y el intestino delgado predomina la aldolasa B (ALDOB). Esta variante no muestra preferencia entre la fructosa-1,6-bisfosfato y la fructosa-1-fosfato, de modo que interviene tanto en la glucólisis como en el metabolismo hepático de la fructosa. Las mutaciones con pérdida de función en el gen ALDOB (cromosoma 9q31.1) causan la intolerancia hereditaria a la fructosa, una enfermedad metabólica congénita en la que se acumula fructosa-1-fosfato con efectos tóxicos para el hepatocito.

Aldolasa C (ALDOC) se localiza sobre todo en el sistema nervioso central, con expresión notable en el hipocampo y en las células de Purkinje del cerebelo. Su papel fisiológico exacto, más allá de sostener la glucólisis neuronal, sigue siendo objeto de investigación.

Contexto histórico: de la «zimohexasa» a la aldolasa

Otto Meyerhof y Karl Lohmann identificaron la actividad enzimática en 1934, trabajando con extractos de músculo y levadura en el Kaiser Wilhelm Institut de Heidelberg. La bautizaron como «zimohexasa» porque escindía una hexosa en el contexto de la fermentación (zimo-, del griego ζύμη, «levadura»). El nombre no perduró. Herbert, Gordon y Subrahmanyan consiguieron separar la actividad aldolásica de la triosa-fosfato isomerasa en 1940, y a partir de entonces se consolidó la denominación actual, que describe mejor el tipo de reacción catalizada. La primera estructura cristalográfica de alta resolución de la aldolasa de conejo (clase I) se publicó en 1997.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra aldolasa?

De aldol, un término acuñado por el químico francés Charles-Adolphe Wurtz en 1872 para designar el producto de la condensación entre dos compuestos carbonílicos (contracción de aldehído + alcohol), y del sufijo -asa, que desde finales del siglo XIX identifica a las enzimas. El nombre indica que esta enzima cataliza la formación o la rotura de un aldol.

¿Es lo mismo aldolasa que aldosa?

No. La aldosa es un tipo de monosacárido cuyo grupo carbonilo es un aldehído (como la glucosa o la galactosa). La aldolasa, en cambio, es una enzima. La coincidencia en las primeras letras lleva a confusión con cierta frecuencia, pero designan realidades bioquímicas completamente distintas.

¿Por qué se dice que la aldolasa participa en dos vías opuestas?

Porque la reacción que cataliza es reversible. En la glucólisis, la enzima escinde la fructosa-1,6-bisfosfato en dos triosas fosfato. En la gluconeogénesis, condensa esas mismas triosas fosfato para regenerar la hexosa. La dirección neta depende de las concentraciones relativas de sustratos y productos en cada momento.

¿Cuántas isoformas de aldolasa tiene el ser humano?

Tres. La aldolasa A predomina en el músculo y los glóbulos rojos; la B, en el hígado, el riñón y el intestino; la C, en el cerebro. Las tres comparten el mecanismo catalítico de clase I (base de Schiff con lisina), pero difieren en la afinidad por los sustratos y en su distribución tisular.

Referencias

1. MedlinePlus en español. Examen de aldolasa en la sangre. Enciclopedia médica.
2. NC-IUBMB Enzyme Nomenclature. EC 4.1.2.13: Fructose-bisphosphate aldolase. ExplorEnz, Queen Mary University of London.
3. BRENDA Enzyme Database. EC 4.1.2.13: Fructose-bisphosphate aldolase. Technische Universität Braunschweig.
4. Pirovich DB, Da'dara AA, Skelly PJ. Multifunctional Fructose 1,6-Bisphosphate Aldolase as a Therapeutic Target. Front Mol Biosci. 2021; 8: 719678.