Prolina

Qué es la prolina

Su fórmula molecular es C5H9NO2 y su masa molar ronda los 115 g/mol. El nombre químico sistemático es ácido pirrolidin-2-carboxílico, y de ahí procede el símbolo Pro o P con que se abrevia en las secuencias de proteínas. En el ARN mensajero está codificada por cuatro codones (CCU, CCC, CCA y CCG), la mayor redundancia posible dentro del código genético para un mismo aminoácido.

A diferencia de los otros diecinueve aminoácidos que forman las proteínas humanas, el grupo amino de la prolina no queda libre: se cierra sobre el propio carbono alfa formando un anillo de cinco átomos, la pirrolidina. Por eso se la clasifica a veces como aminoácido imino en lugar de amino, y por eso su nitrógeno se comporta como una amina secundaria y no como la amina primaria habitual. El resultado práctico es una molécula rígida, sin apenas libertad de giro alrededor de ese nitrógeno, muy distinta en su comportamiento estructural al resto de la familia.

Papel en la estructura de las proteínas

Esa rigidez tiene consecuencias directas sobre la forma que adoptan las proteínas. La prolina no encaja bien en el interior de una hélice alfa ni en una lámina beta regular, porque su anillo le impide adoptar los ángulos que ambas estructuras exigen y porque, al carecer de un hidrógeno amídico libre, no puede participar en el puente de hidrógeno que sostiene la hélice. El resultado es que, allí donde aparece un residuo de prolina, la cadena tiende a interrumpirse o a girar, lo cual la convierte en un aminoácido frecuente en los giros y en las bisagras que conectan segmentos de estructura regular.

El colágeno explota esta propiedad de manera sistemática. Su secuencia se repite en tripletes glicina-X-Y, y la posición X está ocupada por prolina con mucha frecuencia; la posición Y, a menudo por su derivada hidroxiprolina. Esa combinación permite que tres cadenas se enrollen entre sí formando la triple hélice característica del colágeno, la proteína más abundante del cuerpo humano.

Metabolismo y clasificación

Se clasifica entre los aminoácidos no esenciales porque el organismo la fabrica a partir del glutamato, sin necesidad de obtenerla de la dieta en condiciones normales. La ruta biosintética pasa por un intermediario, el glutamato-5-semialdehído, que se cicla de forma espontánea en pirrolina-5-carboxilato antes de reducirse a prolina. En situaciones de estrés metabólico importante (quemaduras extensas, sepsis, prematuridad) esta síntesis puede resultar insuficiente, razón por la que algunos autores la incluyen entre los aminoácidos condicionalmente esenciales.

La degradación sigue el camino inverso y depende de dos enzimas concretas: la prolina oxidasa (también llamada prolina deshidrogenasa o POX) convierte la prolina en pirrolina-5-carboxilato, y la pirrolina-5-carboxilato deshidrogenasa completa el paso hasta glutamato. Un fallo hereditario en cualquiera de las dos da lugar a una hiperprolinemia, un grupo de trastornos metabólicos raros y en general de herencia autosómica recesiva.

La hiperprolinemia tipo I procede de mutaciones en el gen PRODH, situado en el cromosoma 22 dentro de la región 22q11.2, la misma región cuya microdeleción causa el síndrome de DiGeorge; suele cursar sin síntomas. La hiperprolinemia tipo II se debe a mutaciones en el gen ALDH4A1 y eleva la prolina en sangre mucho más que el tipo I, con manifestaciones neurológicas ocasionales como convulsiones o retraso del desarrollo.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llama "imino ácido" y no aminoácido?

Porque su grupo nitrogenado forma parte de un anillo y se comporta como una amina secundaria, no como el grupo amino primario libre que tienen los demás aminoácidos proteinogénicos. La denominación "imino ácido" refleja esa particularidad química, aunque en la práctica se sigue contando entre los veinte aminoácidos que forman las proteínas.

¿Es esencial en la dieta humana?

No en condiciones normales, ya que el cuerpo la sintetiza a partir del glutamato. Se comporta como condicionalmente esencial en situaciones de estrés metabólico intenso, cuando la síntesis endógena no llega a cubrir la demanda.

¿Qué relación tiene con el colágeno?

Ocupa con frecuencia la posición X del triplete glicina-X-Y que se repite a lo largo de la cadena de colágeno, y una parte se transforma después en hidroxiprolina, que ocupa la posición Y. Entre ambas sostienen la estabilidad de la triple hélice del colágeno.

¿Quién le dio nombre?

Richard Willstätter la aisló en el año 1900 mientras estudiaba la N-metilprolina, y fue Emil Fischer quien, un año después, acuñó el nombre "prolina" a partir del anillo de pirrolidina de la molécula y publicó su síntesis desde el éster ftalimidopropilmalónico.

Referencias

1. PubChem, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. L-Proline, CID 145742.
2. Fundación Instituto Roche. Glosario de Genética: Prolina.
3. MedlinePlus. Aminoácidos.
4. NORD (National Organization for Rare Disorders). Hiperprolinemia tipo I.
5. HRSA, Newborn Screening. Hiperprolinemia.