Funciones de zinc de R. Borgacci.

¿Qué

¿Qué es el zinc?

El zinc, que se considera un nutriente esencial para la salud humana, desempeña numerosas funciones en todo el cuerpo.

Zinc en el cuerpo humano

El cuerpo humano contiene aproximadamente 2-4 gramos de zinc. La mayoría de los cuales se encuentra en los órganos, con mayores concentraciones en la próstata y en los ojos; También es abundante en el cerebro, los músculos, los huesos, los riñones y el hígado. El esperma es particularmente rico en zinc, un factor clave para el funcionamiento de la glándula prostática y para el crecimiento de los órganos reproductivos.

Funciones y rol biológico

El cinc parece tener funciones y funciones biológicas muy importantes, especialmente en la constitución y el funcionamiento de enzimas, ácidos nucleicos y proteínas de diversos tipos. Dentro de los péptidos, los iones de zinc a menudo están coordinados con las cadenas laterales de los aminoácidos del ácido aspártico, ácido glutámico, cisteína e histidina. Sin embargo, la descripción teórica y computacional de esta unión de zinc en proteínas, así como la de otros metales de transición, es difícil de explicar.

En los seres humanos, las funciones biológicas y los papeles del zinc son ubicuos. Interactúa con una amplia gama de ligandos orgánicos y tiene funciones esenciales en el metabolismo de los ácidos nucleicos de ARN y ADN, en la transducción de señales y en la expresión de genes. El zinc también regula la apoptosis - muerte celular. Un estudio de 2006 estimó que aproximadamente el 10% de las proteínas humanas están relacionadas con el papel biológico del zinc, sin mencionar los cientos de otros factores peptídicos involucrados en el transporte de minerales; un estudio "in silico" similar - simulación por computadora - en la planta Arabidopsis thaliana encontró 2367 proteínas relacionadas con el zinc.

En el cerebro, el zinc se almacena en vesículas sinápticas específicas de las neuronas glutamatérgicas y puede modular la excitabilidad neuronal. Juega un papel clave en la plasticidad sináptica y, por lo tanto, en la función de aprendizaje complejo. La homeostasis del zinc también desempeña un papel crítico en la regulación funcional del sistema nervioso central. Se cree que los desequilibrios de la homeostasis del zinc en el sistema nervioso central pueden dar lugar a concentraciones excesivas de zinc sináptico con potencial:

• Neurotoxicidad, debido al estrés oxidativo mitocondrial, por ejemplo, al interrumpir ciertas enzimas involucradas en la cadena de transporte de electrones, como el complejo I, el complejo III y la α-cetoglutarato deshidrogenasa
• Homeostasis del calcio prolongado
• Excitotoxicidad glutamatérgica neuronal.
• Interferencia con la transducción de señales intraneuronales.

L- y D-histidina - isómeros del mismo aminoácido - facilitan la absorción de zinc en el cerebro. SLC30A3 - portador de soluto 30 miembro 3 o transportador de zinc 3 - es el principal portador de zinc involucrado en la homeostasis mineral cerebral.

Las enzimas

Entre las muchas funciones y funciones bioquímicas del zinc, como hemos dicho, está la constitución de la enzima.

El zinc (más precisamente el ion Zn2 ​​+) es un ácido de Lewis muy eficiente, lo que lo convierte en un agente catalítico útil para la hidroxilación y otras reacciones enzimáticas. También tiene una geometría de coordinación flexible, que permite que las proteínas que la usan cambien rápidamente la conformación para realizar diversas reacciones biológicas. Dos ejemplos de enzimas que contienen zinc son: anhidrasa carbónica y carboxipeptidasa, necesarias para los procesos de regulación del dióxido de carbono (CO2) y digestión de proteínas.

Zinc y anhidrasa carbónica.

En la sangre de vertebrados, la enzima anhidrasa carbónica convierte el CO2 en bicarbonato y la misma enzima transforma el bicarbonato en CO2 que luego se exhala a través de los pulmones. Sin esta enzima, a un pH sanguíneo normal, la conversión se produciría aproximadamente un millón de veces más lenta o requeriría un pH de 10 o más. La anhidrasa β-carbono no relacionada es esencial para las plantas para la formación de hojas, la síntesis de ácido acético indólico (auxina) y la fermentación alcohólica.

Zinc y carboxipeptidasa

La enzima carboxipeptidasa rompe los enlaces peptídicos durante la digestión de proteínas; más precisamente, facilita el ataque nucleófilo en el grupo CO del péptido, generando un nucleófilo altamente reactivo o activando el carbonilo para el ataque

De la polarización. También estabiliza el estado intermedio tetraédrico - o de transición - que

Se genera con el ataque nucleofílico al carbono carbonilo. Finalmente debe estabilizar el átomo de

nitrógeno amida para convertirlo en un grupo saliente apropiado, una vez que el enlace CN es

sido roto

señalización

El zinc tiene la función de un mensajero capaz de activar rutas de señalización. Muchas de estas vías refuerzan el crecimiento aberrante del cáncer. Una de las terapias contra el cáncer es la orientación de los transportadores ZIP (proteína tipo irt - proteína transportadora de zinc). Son proteínas de transporte de membrana de la familia de agentes de soluto que controlan la transmisión intra-membrana de zinc y regulan sus concentraciones intracelulares y citoplásmicas.

Otras proteinas

El zinc tiene una función estructural en el llamado "dedo de zinc", o dedos de zinc, regiones de proteínas específicas que pueden unirse al ADN. El dedo de zinc forma parte de algunos factores de transcripción, proteínas que reconocen las secuencias de ADN durante los procesos de replicación y transcripción.

Zinc Los iones de los dedos de zinc ayudan a mantener la estructura de los dedos al unirse de manera coordinada a cuatro aminoácidos en el factor de transcripción. El factor de transcripción envuelve la hélice de ADN y utiliza las distintas partes del "dedo" para unirse con precisión a la secuencia objetivo.

En el plasma sanguíneo, el zinc es unido y transportado por la albúmina (60% - baja afinidad) y por la transferrina (10%). Este último también lleva hierro, lo que reduce la absorción de zinc y viceversa. Un antagonismo similar también ocurre entre el zinc y el cobre. La concentración de zinc en el plasma sanguíneo permanece relativamente constante, independientemente de la ingesta oral, con alimentos o suplementos, de zinc. Las células de las glándulas salivales, las glándulas prostáticas, el sistema inmunológico y las células intestinales utilizan la señalización de zinc para comunicarse entre sí.

En algunos microorganismos, en el intestino y en el hígado, el zinc se puede almacenar dentro de las reservas de metalotioneína. La célula intestinal MT es capaz de regular la absorción de zinc en alimentos en un 15-40%. Sin embargo, una ingesta inadecuada o excesiva puede ser perjudicial; De hecho, debido al principio de antagonismo, el exceso de zinc compromete la absorción del cobre.

El transportador de dopamina humana contiene un sitio de unión de alta afinidad para el zinc extracelular que, una vez saturado, inhibe la recaptación de dopamina y amplifica el flujo de salida de dopamina inducido por la anfetamina in vitro. Los transportadores humanos de serotonina y norepinefrina no contienen sitios de unión a zinc.

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