Serpinas

Qué son las serpinas

El nombre es un acrónimo: serpina viene del inglés serine protease inhibitor, inhibidor de proteasa de serina. Lo propusieron en 1985 los bioquímicos Robin Carrell y James Travis, que llevaban años estudiando la alfa-1-antitripsina y notaron que compartía estructura y mecanismo con otras proteínas hasta entonces clasificadas por separado.

La familia es antigua. Sus miembros descienden de un ancestro común que existía hace más de quinientos millones de años, mucho antes de los vertebrados, y hoy se encuentran en virus, bacterias, plantas, insectos y animales. Constituyen entre el dos y el diez por ciento de las proteínas del plasma sanguíneo humano, lo que las convierte en una de las familias más numerosas del organismo.

Estructura y mecanismo de inhibición

Una serpina típica es una cadena de trescientos cincuenta a cuatrocientos aminoácidos, plegada en tres láminas beta y nueve hélices alfa. La pieza clave es el bucle del centro reactivo, un segmento expuesto que actúa como cebo: imita el sustrato natural de la proteasa e invita a que esta lo ataque.

Ahí está el truco. En cuanto la proteasa corta el bucle, la serpina sufre un cambio de conformación drástico, de una forma tensa a otra relajada, que arrastra a la enzima consigo y distorsiona su centro activo hasta dejarla inutilizada. El resultado es un complejo covalente estable entre las dos proteínas: la proteasa queda atrapada, no simplemente bloqueada. Por eso se describe a veces como un mecanismo de sustrato suicida: la serpina se sacrifica en el proceso y no puede reciclarse para inhibir una segunda molécula.

Clasificación

Desde 1999, cuando un consenso internacional reunido en Cambridge fijó la nomenclatura, las serpinas se agrupan en dieciséis clados, nombrados de la A a la P según su parentesco evolutivo. Las treinta y seis serpinas humanas se reparten entre los nueve primeros clados, de la A a la I; el resto corresponde a serpinas de plantas, insectos, nematodos y virus.

El clado A reúne, entre otras, la alfa-1-antitripsina y dos proteínas de transporte hormonal, la globulina transportadora de cortisol y la globulina transportadora de tiroxina. El clado C incluye la antitrombina III, pieza central de la regulación de la coagulación. No todos los miembros de la familia inhiben proteasas: algunos han derivado hacia funciones de transporte, conservando la estructura común pero perdiendo la función que da nombre a la familia.

Diferenciación con otras familias de inhibidores

No todos los inhibidores de proteasas son serpinas. Las cistatinas, por ejemplo, bloquean proteasas de cisteína, no de serina, y lo hacen sin cambiar de forma: se limitan a ocupar el sitio activo de la enzima, como una llave que tapona una cerradura, sin el mecanismo de trampa dinámica que caracteriza a las serpinas.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llaman así?

Por el acrónimo serine protease inhibitor. Robin Carrell y James Travis propusieron el término en 1985, y desde entonces ha sustituido a los nombres sueltos con los que se conocía cada proteína por separado.

¿Todas las serpinas inhiben proteasas?

No. Un grupo minoritario ha perdido esa función a lo largo de la evolución sin perder la estructura: son las serpinas no inhibidoras, como las globulinas transportadoras de hormonas del clado A. Conservan el plegado característico de la familia, pero lo usan para otra cosa.

¿Qué pasa si una serpina no funciona bien?

Depende de cuál falle y de qué manera, pero el patrón de fondo se repite: una proteína que ya no logra atrapar a la proteasa que debía regular, porque ha mutado, o que ni siquiera consigue plegarse en su forma activa. Las consecuencias, muy variables según la serpina implicada, se desarrollan en la ficha de cada proteína.

¿Qué relación tiene el nombre con las serpientes?

Ninguna, más allá de la coincidencia sonora. Serpina no comparte raíz etimológica con serpiente; es enteramente un acrónimo de laboratorio, acuñado en inglés y adaptado después al español y a otras lenguas.

Referencias

1. The under-appreciated world of the serpin family of serine proteinase inhibitors. EMBO Molecular Medicine
2. Serpin. ScienceDirect Topics
3. Diagnostic and therapeutic value of human serpin family proteins. ScienceDirect
4. Serpina. Wikipedia