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CA14

gen de la especie Homo sapiens

El Gen CA14 o Anhidrasa carbónica 14, en el humano codifica la isoforma 14 de la familia alfa de la enzima anhidrasa carbónica.[2]​

CA14

Estructura cristalina de la anhidrasa carbónica 14 humana, utilizando difracción de rayos X. Resolución 2 Å. Estructura en complejo con un inhibidor 1.1'bifenil-4-sulfonamida
Estructuras disponibles
PDB
 Estructuras enzimáticas
RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Identificadores
externos
 Bases de datos de enzimas
IntEnz: entrada en IntEnz
BRENDA: entrada en BRENDA
ExPASy: NiceZime view
KEGG: entrada en KEEG
PRIAM: perfil PRIAM
ExplorEnz: entrada en ExplorEnz
MetaCyc: vía metabólica
Número EC 4.2.1.1
Locus Cr. 1 1q21.2
Estructura/Función proteica
Tamaño 337 aa (aminoácidos)
Peso molecular 37.6 kDa (Da)
Estructura Globular
Tipo de proteína Enzima
Funciones Metabolismo
Dominio proteico Anhidrasa carbónica alfa aa: 20-278
Datos enzimáticos
Cofactor(es) Zn2+
KM 7.9 mM
Información adicional
Localización subcelular Membrana plasmática
Modificaciones Glucosidacíon en asparagina 213, enlaces disulfuro entre 40,221 y fosfoserina 325
PubMed (Búsqueda)
[1]


PMC (Búsqueda)
[2]
[editar datos en Wikidata]
Información general del gen CA14
Nucleótidos

mRNA lineal de 1834 pb[1]​

Sinónimos

CAXIV, carbonato deshidratasa XIV, anhidrasa carbónica XIV, deshidratasa carbónica

Ortólogos 
Ratón (Mus musculus): Car14
Zorro (Vulpes vulpes): Ca14
Conejo (Oryctolagus cuniculus: CA14
Toro (Bos indicus): CA14
Perro (Canis lupus familiaris): CA14
Mono macaco (Macaca mulatta): CA14
Chimpanće (Pan troglodytes): CA14
Caballo (Equus caballus): CA14
Lobo (Canis lupus dingo): *CA14
Cabra (Capra hircus): CA14
Gorila: (Gorilla gorilla) CA14
Gato (Felis catus): CA14
Elefante (Loxodonta africana): CA14
Orangután (Pongo abelii): CA14
Orca (Orcinus orca): CA14
Árbol filogenético
Aquí se utilizó el gen CA XIV comparando los ortólogos antes mencionados y el humano. Se puso como raíz al humano para poder ver mejor la relación filogenética de este con los ortólogos anteriormente mencionados. Se realizó con ayuda del programa DNASubway, línea azul.

Anhidrasa carbónica editar

Artículo principal: Anhidrasa carbónica

Las anhidrasas carbónicas son una gran familia de metaloenzimas que catalizan la reacción de hidratación reversible de dióxido de carbono (CO2). Además, participan en una variedad de procesos biológicos, que incluyen la respiración, la calcificación, el balance ácido-base, la resorción ósea, así como la formación del humor acuoso, del fluido cerebroespinal, la saliva y el ácido gástrico.

Estas enzimas muestran una gran diversidad en su distribución en los tejidos y en su ubicación subcelular. En específico, se ha predicho que CA14 es una proteína de membrana tipo I y que comparte la más alta similitud en su secuencia con CA12 (una isoforma de CA que también es una proteína transmembranal). Sin embargo, tienen diferentes patrones de expresión en tejidos específicos y por ello pueden llevar a cabo diferentes roles fisiológicos.[3]​

La CA 14 humana fue la última descubierta de las quince isoformas de CA. Fue la primera descrita en 1999 por Fujikawa et al. como una putativa proteína de membrana 1.[4]​

Función editar

Gracias a diferentes experimentos, la mayoría en ratones, se hicieron varios descubrimientos que sirvieron para inferir la función del gen. Por ejemplo, en una investigación se mostró una baja pero significativa actividad de CA en células de mamíferos que expresaban el CA14 recombinado. Esta actividad era sensible ante el inhibidor acetazolamida pero no para la sulfanilamida.[5]​ En otra, al usar la hibridación in situ se encontró que la CA14 de los riñones de los ratones está en el túbulo contorneado proximal, sitio donde ocurre la mayor absorción de bicarbonato, y en el borde externo de la banda interna de la médula espinal. También se encontró que las células expresaban CA14 en la membrana plasmática con su dominio expuesto al espacio extracelular.[6]​ Utilizando la citoquímica del immunogold detectaron CA14 en células gliales de la retina de ratones y en otras células pero resaltando que estaba en las membranas de cada tipo celular.[7]​

Proteína editar

En general, la función más estudiada de la proteína CA14 es catalizar la reacción reversible de la hidratación del dióxido de carbono (CO2) formando el ion bicarbonato (H2CO3) y protones (H+).[8]​ Lo hace mediante un proceso de dos pasos:

Presenta una actividad de liasa, y cataliza reacciones de eliminación no hidrolítica, no oxidante, o la lisis de algún sustrato. Estas reacciones generan dobles enlaces a través de eliminación de moléculas de H2O, CO2 y (NH3)+.[9]​

  1. Un hidróxido unido a la molécula de cinc reacciona con el CO2, lo cual genera una molécula de (HCO3)–, que se une al cinc, y, por hidrólisis, el bicarbonato es desplazado mediante un intercambio de enlaces.[9]​
  2. El H+ se transfiere al amortiguador externo mediante un transportador para generar la especie catalítica activa, lo cual permite al cinc volver a unir al hidroxilo.[9]​

Localización editar

Subcelular y celular: Membrana plasmática. Es una proteína transmembranal de paso único tipo 1.[9]​

Tisular: Cerebro, colon, intestino delgado, médula espinal, vejiga, riñones, hígado.[10]​

Expresión editar

De acuerdo con un estudio en el que secuenciaron los ARN de diferentes muestras de tejidos de 95 personas, se representaron 27 tejidos diferentes con el fin de obtener la especificidad de los tejidos de los genes codificadores para proteínas (la proteína CA14), los datos que se obtuvieron fueron los siguientes:[11]​

  1. Cerebro
  2. Próstata
  3. Piel
  4. Hígado
  5. Esófago
  6. Corazón
  7. Ovario
  8. Tiroides
  9. Estómago
  10. Intestino delgado
  11. Duodeno
  12. Vesícula biliar
  13. Médula ósea
  14. Riñón
  15. Pulmón

Los resultados de los otros tejidos eran muy bajos. En realidad, solamente los primeros cinco resultados mostraron las mejores puntuaciones de expresión.

Entre los estudios, también hubo análisis de un Northern blot que mostró transcritos de aproximadamente 1.7 kb de CA14 en cerebro, hígado, corazón y músculo óseo de humanos adultos. También un dot blot de ARN de un panel grande de tejidos normales humanos adultos y fetales detectó una alta expresión del gen CA14 en todas las partes del sistema nervioso central y una más baja expresión en tejidos de adultos. De los tejidos fetales sometidos a la prueba, únicamente el corazón mostró que expresaba el CA14.[12]​

Relevancia clínica editar

Diferentes niveles en las actividades anormales de esta enzima pueden estar relacionados con diversas enfermedades, como cáncer (colon-rectal, de mama, de próstata, de pulmón y de hígado),[13]​ epilepsia, glaucomas y melanomas. Por este motivo estas enzimas se han convertido en interesantes blancos para la inhibición para fármacos en el tratamiento de epilepsias, algunas retinopatías y algunos tumores cutáneos, retinitis pigmentosa y aplopejias, o como activador en algunas aplicaciones biomédicas.[10]​[4]​

Actividad enzimática de la proteína CA14 editar

La actividad enzimática de la anhidrasa carbónica está regulada por:

Activadores: histamina, L-adrenalina, L- y D-histidina, y D-fenilalanina.

Inhibidores: cumarina, sacarina, derivados de sulfonamida como la acetazolamida (AZA) y foscarnet (fosfonomorfato trisódico).[14]​

  • Cataliza la reacción:
 
  • Cinética enzimática:
  para  
  • Sitios de la enzima:
Tipo de sitio Posición
Sitio activo - Aceptor de protones 84
Sitio activo 144
Unión a metales (cinc) 109, 111, 135

Propiedades cinéticas editar

 
 
 [4]​

Vías que puede tomar el gen editar

  1. Hidratación reversible del dióxido de carbono. La familia de las anhidrasas carbónicas desprotona el agua y produce un grupo hidroxilo del cinc y un protón, que mediante residuos de histidina y glutamato se transfiere a moléculas buffer externas. El grupo hidroxilo reacciona con el dióxido de carbono en el sitio activo y genera bicarbonato. Una molécula de agua desplaza al bicarbonato, y se reinicia el ciclo. Actualmente, en humanos se conocen 12 anhidrasas carbónicas.[15]​
  2. Metabolismo del nitrógeno. El proceso biológico del ciclo del nitrógeno es una interacción compleja entre varios organismos que catalizan diferentes reacciones, en la cual el nitrógeno está en varios estados de oxidación, desde +5 en nitrato hasta -3 en amoniaco. El núcleo del ciclo del nitrógeno involucra cuatro vías de reducción y dos vías de oxidación. Quienes desarrollan estas reacciones generalmente son procariontes, gracias a varios complejos enzimáticos, pero en la vía del metabolismo del nitrógeno se encuentran proteínas de la familia CA, como la CA14.[16]​
  3. Metabolismo. Los procesos metabólicos en las células humanas generan energía mediante la oxidación de moléculas que obtienen por su dieta, así como por la síntesis de otras varias moléculas esenciales no existentes en la dieta. También inactivan o eliminan toxinas que se producen endógenamente o que están en el ambiente extracelular. Estos procesos se pueden dividir en dos, si es que ocupan derivados de carbohidratos o derivados de lípidos. Dentro de cada grupo es importante identificar si es que generan energía o hacen síntesis con ellos.[17]​

Interacciones editar

CA14 ha sido capaz de interaccionar con:[18]​

  1. AP1M1
  2. ATR
  3. CIP2A
  4. COG2, COG4, COG7, COG8
  5. DCPS
  6. DNM1L
  7. EIF2B1, EIF2B2, EIF2B3, EIF2B4, EIF2B5
  8. ERMP1
  9. EVA1B
  10. EXOC1, EXOC5, EXOC6, EXOC6B, EXOC7, EXOC8
  11. FANCD2
  12. HEATR1
  13. IQCB1
  14. KIF14
  15. KNTC1
  16. LTN1
  17. MON2
  18. MTOR
  19. NCAPH2
  20. NF1
  21. NUP160, NUP85
  22. PEX19
  23. PI4KA
  24. PLAA
  25. RANBP6
  26. RRP1
  27. SAAL1
  28. SLC22A18, SLC38A7
  29. THADA
  30. TNPO2
  31. XPO4, XPO6
  32. ZNF273

Véase también editar

Referencias editar

  1. ↑ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NM_012113.2
  2. ↑ Fujikawa-Adachi K, Nishimori I, Taguchi T, Onishi S (Nov 1999). "Human carbonic anhydrase XIV (CA14): cDNA cloning, mRNA expression, and mapping to chromosome 1". Genomics. 61 (1): 74–81. doi:10.1006/geno.1999.5938. PMID 10512682
  3. ↑ «CA14 carbonic anhydrase 14 [Homo sapiens (human)] - Gene - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov (en inglés). Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
  4. ↑ a b c Alterio, Vincenzo; Pan, Peiwen; Parkkila, Seppo; Buonanno, Martina; Supuran, Claudiu T.; Monti, Simona M.; De Simone, Giuseppina (19 de abril de 2014). «The structural comparison between membrane-associated human carbonic anhydrases provides insights into drug design of selective inhibitors». Biopolymers (en inglés) 101 (7): 769-778. ISSN 0006-3525. doi:10.1002/bip.22456. Consultado el 20 de septiembre de 2018. 
  5. ↑ Fujikawa-Adachi, K.; Nishimori, I.; Taguchi, T.; Onishi, S. (1 de octubre de 1999). «Human carbonic anhydrase XIV (CA14): cDNA cloning, mRNA expression, and mapping to chromosome 1». Genomics 61 (1): 74-81. ISSN 0888-7543. PMID 10512682. doi:10.1006/geno.1999.5938. Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
  6. ↑ Mori, K.; Ogawa, Y.; Ebihara, K.; Tamura, N.; Tashiro, K.; Kuwahara, T.; Mukoyama, M.; Sugawara, A. et al. (28 de mayo de 1999). «Isolation and characterization of CA XIV, a novel membrane-bound carbonic anhydrase from mouse kidney». The Journal of Biological Chemistry 274 (22): 15701-15705. ISSN 0021-9258. PMID 10336468. Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
  7. ↑ Nagelhus, Erlend A.; Mathiisen, Thomas M.; Bateman, Allen C.; Haug, Finn-M.; Ottersen, Ole P.; Grubb, Jeffrey H.; Waheed, Abdul; Sly, William S. (31 de mayo de 2005). «Carbonic anhydrase XIV is enriched in specific membrane domains of retinal pigment epithelium, Muller cells, and astrocytes». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102 (22): 8030-8035. ISSN 0027-8424. PMC 1142392. PMID 15901897. doi:10.1073/pnas.0503021102. Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
  8. ↑ «Human Carbonic Anhydrase XIV (CA14): cDNA Cloning, mRNA Expression, and Mapping to Chromosome 1». Genomics (en inglés) 61 (1): 74-81. 1 de octubre de 1999. ISSN 0888-7543. doi:10.1006/geno.1999.5938. Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
  9. ↑ a b c d Monroy, Lorena Espinosa; Vargas, Martha Patricia Sierra (2010). [http://www.medigraphic.com/cgi-bin/new/resumen.cgi?IDARTICULO=28520 «Anhidrasa carb�nica, nuevas perspectivas»]. NCT Neumolog�a y Cirug�a de T�rax (en español) 69 (4). ISSN 0028-3746. Consultado el 20 de septiembre de 2018. 
  10. ↑ a b Alterio, Vincenzo; Pan, Peiwen; Parkkila, Seppo; Buonanno, Martina; Supuran, Claudiu T.; Monti, Simona M.; De Simone, Giuseppina (2014-7). «The structural comparison between membrane-associated human carbonic anhydrases provides insights into drug design of selective inhibitors». Biopolymers 101 (7): 769-778. ISSN 1097-0282. PMID 24374484. doi:10.1002/bip.22456. Consultado el 19 de septiembre de 2018. 
  11. ↑ «CA14 carbonic anhydrase 14 [Homo sapiens (human)] - Gene - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov (en inglés). Consultado el 19 de septiembre de 2018. 
  12. ↑ «OMIM Entry - * 604832 - CARBONIC ANHYDRASE XIV; CA14». www.omim.org (en inglés estadounidense). Consultado el 20 de septiembre de 2018. 
  13. ↑ «Expression of CA14 in cancer - Summary - The Human Protein Atlas». www.proteinatlas.org. Consultado el 20 de septiembre de 2018. 
  14. ↑ «CA14 - Carbonic anhydrase 14 precursor - Homo sapiens (Human) - CA14 gene & protein». www.uniprot.org (en inglés). Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
  15. ↑ «Reactome | Reversible hydration of carbon dioxide». www.reactome.org (en inglés británico). Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
  16. ↑ structure. «Nitrogen metabolism - BioSystems - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov. Consultado el 19 de septiembre de 2018. 
  17. ↑ structure. «Metabolism - BioSystems - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov. Consultado el 19 de septiembre de 2018. 
  18. ↑ «CA14 carbonic anhydrase 14 [Homo sapiens (human)] - Gene - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov (en inglés). Consultado el 18 de septiembre de 2018. 
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