Peptidasa

Qué es la peptidasa

Desde el punto de vista de la nomenclatura enzimática, una peptidasa pertenece a la clase de las hidrolasas y, dentro de ella, a la subclase EC 3.4, reservada a las enzimas que actúan sobre enlaces peptídicos. La reacción que catalizan añade una molécula de agua al enlace amida que une dos aminoácidos, lo que provoca su ruptura y libera fragmentos peptídicos más cortos o aminoácidos sueltos.

El nombre procede del griego πεπτός (peptós, «cocido» o «digerido»), la misma raíz que dio origen a «péptido», a la que se añadió el sufijo químico -asa, reservado desde finales del siglo XIX para nombrar enzimas. La voz se documenta en inglés en 1918, formada directamente sobre peptide, y de ahí pasó al español conservando la misma estructura: raíz griega más sufijo enzimático.

Junto a «peptidasa» conviven otros dos términos, «proteasa» y «proteinasa», que durante buena parte del siglo XX se emplearon de forma poco sistemática. En 1984, la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular recomendó tratar «peptidasa» como sinónimo general de «proteasa» dentro de la subclase EC 3.4. No siempre fue así: antes de esa fecha, algunos autores reservaban «peptidasa» solo para las exopeptidasas y llamaban «proteinasas» a las endopeptidasas, una distinción que hoy ha caído en desuso.

Mecanismo catalítico

El corte del enlace peptídico exige activar una molécula de agua para que ataque al carbono del grupo carbonilo del enlace amida, formando un intermedio tetraédrico inestable que termina por romperse en dos fragmentos. Este paso, espontáneo en condiciones fisiológicas pero extremadamente lento sin catalizador, se acelera en varios órdenes de magnitud gracias al centro activo de la enzima. Ahí es donde las distintas familias de peptidasas divergen: cada una recurre a un grupo químico diferente para activar el agua o para atacar directamente el enlace.

En unas, un residuo de serina o de cisteína del propio centro activo ataca primero al carbono carbonílico, formando un enlace covalente transitorio con la enzima antes de que el agua complete la hidrólisis. En otras, un par de residuos de ácido aspártico o un ion metálico (con frecuencia zinc) se limitan a orientar y activar la molécula de agua, sin llegar a unirse covalentemente al sustrato. La especificidad de cada peptidasa por determinados aminoácidos vecinos al punto de corte depende de la forma del bolsillo que rodea al centro activo.

Clasificación según el punto de corte

Un primer criterio de clasificación atiende a la posición de la cadena polipeptídica donde actúa la enzima. Las endopeptidasas cortan enlaces situados en el interior de la cadena, lejos de los extremos, y generan fragmentos de tamaño intermedio; la tripsina, la quimotripsina y la pepsina son ejemplos clásicos del aparato digestivo. Las exopeptidasas, en cambio, solo alcanzan los enlaces próximos a uno de los dos extremos de la molécula.

Dentro de las exopeptidasas hay más matices de los que suele reconocerse. Las aminopeptidasas liberan el aminoácido situado en el extremo amino; las carboxipeptidasas hacen lo propio desde el extremo carboxilo. Existen además dipeptidasas, capaces de escindir un dipéptido completo en sus dos aminoácidos, y dipeptidil-peptidasas o tripeptidil-peptidasas, que separan fragmentos de dos o tres residuos desde uno de los extremos sin llegar a liberar aminoácidos individuales.

Clasificación según el mecanismo catalítico

Un segundo criterio, independiente del anterior, distingue a las peptidasas por la química de su centro activo. La Comisión de Enzimas reconoce dentro de la subclase EC 3.4 varios grupos: serínicas (EC 3.4.21), cisteínicas (EC 3.4.22), aspárticas (EC 3.4.23), metalopeptidasas (EC 3.4.24), treonínicas (EC 3.4.25) y un grupo residual de mecanismo desconocido (EC 3.4.99). Existe también un tipo de peptidasas glutámicas, descrito más tarde y con muy pocos miembros conocidos.

A partir de 1993, Neil Rawlings y Alan Barrett propusieron un sistema complementario, la base de datos MEROPS, que ordena a las peptidasas por homología de secuencia y de estructura tridimensional en vez de por química pura. Cada peptidasa individual pertenece a una familia (designada con una letra que indica el tipo catalítico, entre A, C, M, S, T o U, seguida de un número) y cada familia se agrupa, junto con otras de plegamiento similar, en un clan. La familia S1, por ejemplo, reúne a la tripsina y a sus enzimas emparentadas.

Antecedentes históricos

El sufijo -asa que da nombre a la peptidasa tiene un origen concreto y anterior al propio término. En 1833, los químicos franceses Anselme Payen y Jean-François Persoz aislaron de extractos de malta una sustancia capaz de descomponer el almidón y la llamaron diastasa, del griego διάστασις (separación). De ese nombre derivó, por analogía, el sufijo que terminaría aplicándose a todas las enzimas descubiertas después.

Tres años más tarde, en 1836, el fisiólogo alemán Theodor Schwann aisló del jugo gástrico una sustancia con capacidad digestiva a la que llamó pepsina, la primera enzima de origen animal identificada como tal. El hallazgo de Schwann suele señalarse como punto de partida del estudio de las peptidasas, precisamente porque su sustrato eran las proteínas de la dieta.

Diferenciación con otros términos

El nombre puede inducir a confusión con otro término de esta misma familia léxica, la peptidil-transferasa. Ambos comparten la raíz «peptid-», pero cumplen funciones prácticamente opuestas. Una peptidasa rompe enlaces peptídicos ya formados, mediante hidrólisis y con gasto de una molécula de agua. La peptidil-transferasa, en cambio, forma enlaces peptídicos nuevos durante la síntesis de proteínas en el ribosoma, sin intervención de agua y con un mecanismo de transesterificación completamente distinto.

Tampoco conviene confundir «peptidasa» con «proteína» o «péptido», que son sustratos y no enzimas. Y frente al término más amplio «enzima proteolítica», que a veces se usa como sinónimo exacto, conviene recordar el matiz histórico ya mencionado: durante décadas, «proteinasa» se reservó para las endopeptidasas de mayor tamaño, mientras que «peptidasa» designaba en sentido estricto a las exopeptidasas de acción más limitada. Esa distinción, hoy abandonada, todavía aparece en textos anteriores a 1984.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra «peptidasa»?

La palabra combina la raíz griega de «péptido» (πεπτός, «digerido») con el sufijo químico -asa, reservado para las enzimas desde el siglo XIX. Se documenta por primera vez en inglés en 1918, formada directamente sobre peptide.

¿Es lo mismo una peptidasa que una proteasa?

Sí, en el uso actual. Desde 1984, la nomenclatura oficial trata ambos términos como sinónimos dentro de la subclase EC 3.4, aunque antes de esa fecha algunos autores distinguían entre peptidasas (exopeptidasas) y proteinasas (endopeptidasas).

¿Cuántos tipos de peptidasas existen?

El número exacto depende del criterio de clasificación que se aplique. Por posición de corte hay dos grandes grupos, endopeptidasas y exopeptidasas, y este segundo se subdivide a su vez en aminopeptidasas, carboxipeptidasas, dipeptidasas y varias categorías intermedias. Por mecanismo catalítico, la Comisión de Enzimas distingue varias familias según el residuo o el ion que participa en la catálisis. La base de datos MEROPS añade un tercer nivel de detalle, con cientos de familias agrupadas en clanes según su parentesco evolutivo. En conjunto, las peptidasas forman una de las mayores familias de enzimas conocidas.

¿Todas las peptidasas actúan sobre cualquier proteína?

No. La mayoría reconoce solo determinadas secuencias de aminoácidos alrededor del enlace que cortan, lo que explica por qué cada peptidasa tiene un papel biológico específico y no puede sustituir a las demás.

¿En qué se diferencia la peptidasa de la peptidil-transferasa?

En el sentido de la reacción. La peptidasa hidroliza enlaces peptídicos ya existentes; la peptidil-transferasa los construye durante la síntesis de proteínas en el ribosoma.

Referencias

1. Real Academia Nacional de Medicina de España. Peptidasa. Diccionario de Términos Médicos.
2. Simpson RJ. Nomenclature on proteases, proteinases, and peptidases. Cold Spring Harbor Protocols, 2007.
3. Rawlings ND, Barrett AJ, Bateman A. MEROPS: the peptidase database. Nucleic Acids Research, 2010.
4. StatPearls (NCBI Bookshelf). Biochemistry, Protein Catabolism.