Fructoquinasa

Qué es la fructoquinasa

El nombre combina "fructo-", por su sustrato (la fructosa), y "-quinasa" (del griego κίνησις, kínesis, "movimiento"), denominación genérica de las enzimas que transfieren un grupo fosfato desde el ATP a otra molécula. La clasificación enzimática internacional la incluye dentro de las transferasas, concretamente entre las fosfotransferasas con un grupo hidroxilo como aceptor.

La enzima humana se presenta como homodímero y requiere potasio como cofactor para su actividad catalítica. Su expresión es abundante en el hígado, el riñón y el intestino delgado, y en cantidades menores se detecta en el páncreas, el esófago y el bazo. El ADP inhibe su actividad.

Papel en el metabolismo de la fructosa

Cuando la fructosa de la dieta llega al hígado, puede ser fosforilada por dos vías distintas. La vía minoritaria emplea las hexoquinasas generales (sobre todo la hexoquinasa IV o glucoquinasa) para producir fructosa-6-fosfato, un intermediario de la glucólisis. Pero la afinidad de esas hexoquinasas por la fructosa es baja (Km en torno a 12 mM), de modo que la gran mayoría de la fructosa hepática es captada por la fructoquinasa, cuya afinidad por el sustrato es unas veinte veces mayor (Km aproximada de 0,5 mM).

La fructosa-1-fosfato resultante no entra directamente en la glucólisis. Necesita un segundo paso: la enzima aldolasa B la escinde en dos fragmentos de tres carbonos (dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído), que ya sí se incorporan a la glucólisis o se desvían hacia la gluconeogénesis y la lipogénesis, según el estado metabólico del hígado.

Isoformas KHK-A y KHK-C

En los mamíferos existen dos isoformas generadas por corte y empalme alternativo del mismo gen (KHK, cromosoma 2p23). La isoforma KHK-C es la de mayor actividad catalítica y se expresa de forma predominante en el hígado, el riñón y el intestino. La isoforma KHK-A, menos activa, tiene una distribución tisular más amplia. La relevancia metabólica recae casi por completo en KHK-C: es la que procesa el grueso de la fructosa dietética y, por tanto, la que ha concentrado el interés de la investigación sobre los efectos metabólicos del consumo elevado de fructosa.

Consecuencia de su déficit: fructosuria benigna

La ausencia congénita de fructoquinasa causa la llamada fructosuria benigna (o fructosuria esencial), una alteración metabólica autosómica recesiva descrita por primera vez a finales del siglo XIX. Al no fosforilarse, la fructosa ingerida se acumula en sangre y se excreta por la orina, donde puede detectarse como azúcar reductor. La condición es asintomática y no requiere intervención: el déficit de aldolasa B (que causa la intolerancia hereditaria a la fructosa, con consecuencias hepáticas graves) sí provoca acumulación tóxica de fructosa-1-fosfato y depleción de ATP en el hepatocito, pero el déficit de fructoquinasa no llega a generar ese intermediario y, por tanto, carece de toxicidad.

Preguntas frecuentes

¿Es lo mismo fructoquinasa que fosfofructoquinasa?

No. Son enzimas diferentes con sustratos distintos. La fructoquinasa (EC 2.7.1.3) fosforila la fructosa libre para dar fructosa-1-fosfato, como parte de la fructólisis. La fosfofructoquinasa (PFK-1, EC 2.7.1.11) fosforila la fructosa-6-fosfato para dar fructosa-1,6-bisfosfato, y es un regulador clave de la glucólisis. Nombre parecido, función metabólica muy distinta.

¿Por qué la fructosa se metaboliza sobre todo en el hígado?

Porque la fructoquinasa KHK-C, la isoforma con mayor capacidad catalítica, se expresa de forma preferente en el hígado (y, en menor medida, en el riñón y el intestino). El músculo esquelético apenas la expresa, a diferencia de lo que ocurre con la glucoquinasa, y por eso la fructosa sigue una ruta metabólica esencialmente hepática.

¿Tiene relación la fructoquinasa con la enfermedad del hígado graso?

La investigación reciente en modelos animales y estudios epidemiológicos apunta a que un flujo excesivo de fructosa a través de KHK-C favorece la lipogénesis hepática y puede contribuir al desarrollo de esteatosis. Esta línea de trabajo ha llevado al desarrollo de inhibidores experimentales de la fructoquinasa, aún en fase de investigación clínica.

Referencias

1. Consumo de fructosa y sus implicaciones para la salud: malabsorción de fructosa e hígado graso no alcohólico. Nutrición Hospitalaria, 2014.
2. Wikipedia en español. Fructoquinasa.
3. Wikipedia en español. Fructólisis.
4. Real Academia Nacional de Medicina de España. Diccionario de Términos Médicos. Fructoquinasa.