Ribonucleasa

Qué es ribonucleasa

El nombre compone dos piezas ya conocidas en la nomenclatura bioquímica de finales del siglo XIX: ribo, por el ácido ribonucleico, y nucleasa, sufijo que designa a cualquier enzima que degrada ácidos nucleicos y que a su vez procede de nucleus, núcleo. La historia de la ribonucleasa pancreática, la primera y mejor estudiada de todas ellas, está entrelazada con algunos de los episodios más citados de la bioquímica del siglo XX. Moses Kunitz la cristalizó a partir de páncreas bovino en 1939, lo que la convirtió en una de las primeras enzimas con estructura tridimensional resuelta y en un modelo de referencia para estudiar cómo se pliegan las proteínas. Casi dos décadas más tarde, Stanford Moore y William Stein completaron su secuencia completa de aminoácidos, y Christian Anfinsen, trabajando con la misma molécula, demostró que una proteína desnaturalizada con urea y un agente reductor recupera su forma activa por sí sola en cuanto se retiran esos agentes. De ahí dedujo que la secuencia de aminoácidos contiene toda la información necesaria para el plegamiento, un principio que hoy se conoce como el dogma de Anfinsen. Los tres compartieron el premio Nobel de Química en 1972.

Mecanismo de la ribonucleasa pancreática

La RNasa pancreática es una endonucleasa que reconoce específicamente las pirimidinas, citosina y uracilo, de la cadena de ARN. Dos residuos de histidina situados en posiciones opuestas del centro activo, la histidina 12 y la 119, actúan como pareja ácido-base: uno arranca un protón del grupo hidroxilo de la ribosa y el otro lo cede al grupo saliente, de modo que la reacción transcurre en dos pasos y genera un intermediario cíclico de 2',3'-fosfato antes de hidrolizarse hasta el producto final con un extremo 3'-fosfato. Esa vía, con el intermediario cíclico como paso intermedio, es propia de esta familia de enzimas y no aparece en la desoxirribonucleasa, que corta el ADN sin pasar por ningún ciclo de fosfato.

Clasificación

Bajo el nombre común de ribonucleasa conviven varias familias sin relación evolutiva directa. La más conocida, la superfamilia de la RNasa A, agrupa en el ser humano ocho genes situados en el cromosoma 14: además de la RNasa pancreática, incluye la neurotoxina derivada de eosinófilos, la proteína catiónica eosinofílica y la angiogenina, entre otras. Estas últimas conservan la actividad catalítica sobre el ARN, pero su función biológica principal se ha desplazado hacia la defensa antimicrobiana y, en el caso de la angiogenina, hacia la promoción de la formación de nuevos vasos sanguíneos. Una familia completamente distinta es la RNasa III, presente tanto en bacterias como en organismos eucariotas, que reconoce estructuras de doble cadena en el ARN y participa en la maduración de los ARN ribosómico y de transferencia. En eucariotas, dos proteínas de esta misma familia, Dicer y Drosha, son responsables de generar los microARN que regulan la expresión génica. Existe también la RNasa H, que degrada específicamente el ARN cuando forma un híbrido con el ADN, un paso necesario para retirar los cebadores de ARN durante la replicación del genoma.

Diferenciación

La confusión con la desoxirribonucleasa es habitual porque ambas se agrupan bajo el término genérico de nucleasas y comparten la misma función general: cortar ácidos nucleicos. La diferencia no está en el mecanismo, sino en el sustrato. La desoxirribonucleasa actúa sobre el ADN; la ribonucleasa, sobre el ARN. Hay un caso particular que conviene distinguir aparte: la ribonucleasa P, encargada de procesar los precursores del ARN de transferencia, no es una proteína pura, sino un complejo de proteína y ARN en el que la parte catalítica reside en la molécula de ARN. Se trata, en sentido estricto, de una ribozima, y su historia está ligada al descubrimiento de que el ARN puede actuar como catalizador, no solo la desoxirribonucleasa clásica.

Relevancia biológica

Las ribonucleasas de la superfamilia A no se limitan al tubo digestivo. Varias de ellas se secretan en secreciones como la saliva, las lágrimas o el moco respiratorio, donde forman parte de las primeras líneas de defensa frente a virus y bacterias antes de que intervenga el sistema inmunitario adaptativo. Esa doble función, catalítica y defensiva, explica por qué una familia de enzimas digestivas en apariencia modesta ha generado un interés continuado en biología evolutiva desde que Kunitz la cristalizó por primera vez.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre ribonucleasa?

De la unión de ribo, por el ácido ribonucleico sobre el que actúa, y nucleasa, el sufijo genérico para las enzimas que degradan ácidos nucleicos. El mismo patrón de formación se aplica a la desoxirribonucleasa, que actúa sobre el ADN.

¿Es lo mismo ribonucleasa que RNasa?

Sí, RNasa es simplemente la abreviatura más usada en la literatura científica, tomada del inglés ribonuclease.

¿Todas las ribonucleasas son proteínas?

No. La inmensa mayoría lo son, pero existe al menos una excepción relevante: la ribonucleasa P, cuya actividad catalítica reside en un componente de ARN y no en la parte proteica del complejo.

¿Por qué se dice que la ribonucleasa pancreática marcó un antes y un después en bioquímica?

Porque fue una de las primeras proteínas en la que se pudo estudiar en detalle la relación entre secuencia, estructura y función. Los trabajos de Kunitz, Moore, Stein y Anfinsen entre 1939 y los años sesenta convirtieron a esta enzima en el modelo experimental sobre el que se construyó buena parte de lo que hoy se sabe sobre el plegamiento de las proteínas, y ese trabajo recibió el premio Nobel de Química en 1972.

Referencias

1. Pancreapedia. Pancreatic Ribonuclease.
2. Real Sociedad Española de Química. Anales de Química. ¿Estaba Christian Anfinsen en lo cierto?, 2010.
3. The Immunomodulatory and Antimicrobial Properties of the Vertebrate Ribonuclease A Superfamily. PMC, National Institutes of Health.
4. Global Regulatory Functions of the Staphylococcus aureus Endoribonuclease III in Gene Expression. PMC, National Institutes of Health.