Fosforilasa

Qué es una fosforilasa

El nombre procede del griego φωσφόρος (phōsphóros, "portador de luz"), raíz del elemento fósforo, al que se añade el sufijo -asa que identifica las enzimas. Fue Carl F. Cori y Gerty T. Cori quienes, en la década de 1930, aislaron y caracterizaron la primera fosforilasa conocida mientras estudiaban el metabolismo del glucógeno en el músculo. El matrimonio Cori compartió el Nobel de Fisiología o Medicina de 1947 por esos trabajos, que abrieron la puerta al estudio de la regulación enzimática por modificación covalente.

La reacción que catalizan las fosforilasas se distingue netamente de la hidrólisis: en lugar de usar agua para romper un enlace, emplean fosfato inorgánico. Esa diferencia tiene consecuencias prácticas considerables. Cuando una hidrolasa escinde, por ejemplo, un enlace glucosídico, libera glucosa libre que necesita ser fosforilada después (gastando un ATP) para entrar en la glucólisis. La fosforilasa, en cambio, produce directamente glucosa-1-fosfato, que la célula puede isomerizar a glucosa-6-fosfato sin coste energético adicional.

Distinción con quinasas y fosfatasas

Tres familias enzimáticas trabajan con grupos fosfato, pero cada una lo hace de un modo radicalmente diferente. Las quinasas transfieren un fosfato desde un donador de alta energía (casi siempre ATP) a un sustrato aceptor: el fosfato cambia de molécula. Las fosfatasas retiran un fosfato ya unido a un sustrato y lo liberan como fosfato inorgánico, usando agua como agente nucleófilo. Las fosforilasas hacen lo inverso de lo que haría una hidrolasa sobre el mismo enlace: lo rompen con fosfato en vez de con agua, y el grupo fosfato queda incorporado al producto.

Puede resultar confuso que "fosforilasa" y "fosforilación" compartan raíz léxica, porque el mecanismo es distinto. La fosforilación (catalizada por quinasas) añade un fosfato procedente del ATP a una molécula; la fosforólisis (catalizada por fosforilasas) rompe un enlace utilizando fosfato inorgánico libre. La coincidencia del prefijo refleja que en ambos casos interviene un grupo fosfato, pero la dirección del proceso y el origen de ese fosfato son diferentes.

La glucógeno fosforilasa como modelo

La glucógeno fosforilasa es, con diferencia, la mejor estudiada de las fosforilasas. Escinde los enlaces α-1,4-glucosídicos del glucógeno liberando glucosa-1-fosfato, y opera con un cofactor derivado de la vitamina B₆: el piridoxal-5'-fosfato, cuyo grupo fosfato participa directamente en la catálisis. Existe en tres isoformas tisulares (hepática, muscular y cerebral) y su actividad está finamente regulada tanto por modificación covalente (la fosforilasa quinasa la convierte de forma inactiva b a forma activa a) como por regulación alostérica.

Otras fosforilasas actúan sobre sustratos distintos del glucógeno. La nucleósido fosforilasa, por ejemplo, escinde nucleósidos purícleos para liberar la base nitrogenada y ribosa-1-fosfato (o desoxirribosa-1-fosfato), y la sacarosa fosforilasa, presente en ciertos microorganismos, rompe la sacarosa con fosfato inorgánico para generar glucosa-1-fosfato y fructosa.

Preguntas frecuentes

¿Una fosforilasa "fosforila" las proteínas?

No en el sentido habitual del término. Las fosforilasas no transfieren fosfato del ATP a proteínas (eso lo hacen las quinasas). Lo que hacen es insertar un fosfato inorgánico en el punto de ruptura de un enlace, generalmente un enlace glucosídico dentro de un polisacárido. El nombre puede inducir a error si se interpreta como "enzima que fosforila".

¿Qué ventaja metabólica tiene la fosforólisis frente a la hidrólisis?

Ahorra un ATP por cada unidad de glucosa liberada. La hidrólisis produce glucosa libre, que después necesita ser fosforilada por una hexoquinasa con gasto de ATP para entrar en la glucólisis. La fosforólisis produce glucosa-1-fosfato directamente, lo que permite avanzar un paso metabólico sin consumo energético.

¿Carl y Gerty Cori descubrieron la fosforilasa trabajando con qué tejido?

Con músculo de rana. A partir de extractos musculares, aislaron una enzima capaz de degradar glucógeno en presencia de fosfato inorgánico, y demostraron que el producto era glucosa-1-fosfato (el llamado "éster de Cori"). El Nobel de 1947 premió ese descubrimiento junto con la elucidación del ciclo del glucógeno en el organismo.

Referencias

1. Merriam-Webster. Phosphorylase. Medical Dictionary. Disponible en: merriam-webster.com
2. NobelPrize.org. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1992: Fischer and Krebs. Press release. Disponible en: nobelprize.org
3. ScienceDirect. Phosphorylase. Topics in Biochemistry, Genetics and Molecular Biology. Disponible en: sciencedirect.com
4. CAZypedia. Phosphorylases. Disponible en: cazypedia.org