Ferroporfirina

Qué es la ferroporfirina

La ferroporfirina es, en su sentido más preciso, la protoporfirina IX con un átomo de hierro en estado ferroso insertado en el centro del anillo tetrapirrólico. El nombre proviene del latín ferrum ("hierro") y del griego πορφύρα (porphýra, "púrpura"), en alusión al color rojizo que adquieren estas moléculas. La combinación suele aparecer en los textos como ferroprotoporphyrin IX en inglés, y se traduce al español como ferroporfirina IX o, con mayor frecuencia, simplemente grupo hemo.

Estructuralmente, el anillo de porfirina consiste en cuatro subanillos pirrólicos unidos por puentes de metino (=CH-), lo que genera una estructura cíclica plana con un espacio central capaz de alojar un ion metálico. Cuando ese ion es hierro en forma ferrosa, la molécula resultante es la ferroporfirina. Cuatro de los seis enlaces de coordinación del hierro se ocupan con los nitrógenos del anillo; el quinto se une a un residuo de histidina de la proteína circundante (la histidina proximal), y el sexto queda disponible para la unión reversible de ligandos como el oxígeno molecular. Esa sexta posición de coordinación es la que permite a la hemoglobina y la mioglobina transportar y almacenar oxígeno, respectivamente.

Función biológica del grupo hemo

Aunque la función más conocida de la ferroporfirina es el transporte de oxígeno, su papel se extiende mucho más allá de la hemoglobina. Los citocromos de la cadena de transporte electrónico mitocondrial utilizan variantes del grupo hemo para transferir electrones durante la fosforilación oxidativa. Las enzimas del sistema citocromo P450, presentes sobre todo en el hígado, dependen de él para metabolizar fármacos, esteroides y xenobióticos. Catalasas y peroxidasas lo emplean para descomponer el peróxido de hidrógeno, y la óxido nítrico sintasa lo necesita para generar óxido nítrico, un mediador vasodilatador.

La investigación de las últimas décadas ha revelado además que el hemo no actúa únicamente como cofactor pasivo insertado en proteínas. Funciona también como molécula de señalización: regula la expresión de genes implicados en el metabolismo del hierro, modula ritmos circadianos a través de su interacción con factores de transcripción como Rev-erbα, y participa en la respuesta celular al estrés oxidativo. Esa doble condición de herramienta catalítica y señal reguladora explica por qué su biosíntesis está tan finamente controlada.

Tipos de hemo y relación con la protoporfirina

No todas las ferroporfirinas del organismo son idénticas. La forma más extendida es el hemo b, presente en hemoglobina, mioglobina y numerosas enzimas; es también el producto directo de la reacción catalizada por la ferroquelatasa, que inserta el hierro ferroso en la protoporfirina IX en el último paso de la biosíntesis del hemo. A partir del hemo b se sintetizan variantes modificadas: el hemo a (con una cadena lateral de farnesilo) forma parte de la citocromo c oxidasa, el complejo IV de la cadena respiratoria; el hemo c se une covalentemente a la proteína mediante enlaces tioéter, como ocurre en el citocromo c.

Conviene no confundir la ferroporfirina con su precursor inmediato, la protoporfirina IX, que es la misma estructura anular pero sin hierro. La acumulación patológica de protoporfirina libre (sin quelación del hierro) es precisamente lo que caracteriza a la porfiria eritropoyética, una enfermedad debida a la actividad insuficiente de la ferroquelatasa.

Preguntas frecuentes

¿Es lo mismo ferroporfirina que grupo hemo?

Sí, en la práctica clínica y bioquímica ambos términos son intercambiables. "Ferroporfirina" subraya la composición química de la molécula (hierro más porfirina), mientras que "grupo hemo" es el nombre funcional con el que se la designa cuando actúa como grupo prostético dentro de una proteína. En los artículos de investigación en inglés se emplea con frecuencia ferroprotoporphyrin IX como nombre sistemático.

¿Qué ocurre si el hierro del hemo se oxida?

Cuando el hierro pasa del estado ferroso (Fe²⁺) al férrico (Fe³⁺) dentro de la hemoglobina, la molécula pierde la capacidad de unir oxígeno de manera reversible. La hemoglobina con hierro oxidado se denomina metahemoglobina (o ferrihemoglobina). En condiciones normales, una enzima específica (la metahemoglobina reductasa) mantiene la proporción de metahemoglobina por debajo del 1-2 %. Concentraciones más elevadas producen cianosis y, si son muy altas, hipoxia tisular grave.

¿De dónde viene el color rojo de la sangre?

Del grupo hemo. La estructura conjugada del anillo de porfirina absorbe la luz en determinadas longitudes de onda, y el color resultante depende del estado de oxidación del hierro y de si hay oxígeno unido. La oxihemoglobina (con O₂) absorbe más luz azul-verdosa y se percibe roja intensa; la desoxihemoglobina absorbe más luz roja y se percibe rojo oscuro, casi violáceo. Es el mismo principio que da color a la clorofila vegetal, que en lugar de hierro contiene magnesio en un anillo de porfirina muy similar.

Referencias

1. National Center for Biotechnology Information. Biochemistry, Heme Synthesis. StatPearls.
2. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Porfiria. MedlinePlus, enciclopedia médica en español.
3. Shimizu, T. et al. Heme: Emergent roles of heme in signal transduction, functional regulation and as catalytic centres. Chem. Soc. Rev. 48(24), 5624-5657 (2019).
4. Universidad de Salamanca. Porfirina. Dicciomed: diccionario médico-biológico, histórico y etimológico.