Puntos de control internos en el ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs está hasta en la sopa. De hecho, está en todo lo que nos comemos y sobre todo en cómo obtenemos la energía de lo que comemos, puesto que es la ruta central del metabolismo de todos los seres vivos conocidos. Es por eso que no nos cansamos de comentarla, añadirle nuevos matices y profundizar a todos los niveles en sus pasos. Una de las maravillas de los ciclos metabólicos es que una parte de los sustratos que se necesitan provienen del propio ciclo, por eso se llaman ciclos y no rutas que serían lineales. Aunque tengan parte de los sustratos que los provee el mismo ciclo, eso no quiere decir que podamos desperdiciar energía creando los enzimas que catalizan cada uno de los pasos. Para evitar este derroche, existen puntos de control de la mayoría de las rutas de control.
Sir Hans Krebs descubridor del ciclo, todos los estudiantes de bioquímica se lo agradecen
Por un lado, todas las rutas de obtención de energía se activarán cuando los niveles energéticos están bajos. A nivel metabólico cuando hay una alta concentración de moléculas de baja energía, como el ADP, el NAD+ o el FAD+. Por el contrario, si hay una alta cantidad de moléculas que almacenan energía, como el ATP, el NADH2 o el FADH2, el cuerpo no necesitará funcionar tanto extrayendo energía. Para percibir esto, muchos enzimas tienen puntos de unión a estos compuestos que modulan su actividad. Por ejemplo, la unión con el ADP favorece que la enzima trabaje más, mientras que si se une a ATP su actividad decae. Este es el caso del primer enzima del ciclo de Krebs, la citrato sintasa. Hace poco le dedicamos un artículo a ella aquí (próximamente).
Por si acaso este punto de control no es suficiente, el ciclo de Krebs cuenta con otros enzimas que ven su actividad modulada, dependiendo no solo de sus sustratos y sus productos, sino también de moléculas energéticas. La cantidad de sustratos (lo que necesita el enzima para trabajar) y los productos (lo que va a sintetizar) controlarán la actividad de los enzimas, a muchos sustratos y pocos productos la actividad de la enzima aumentará y viceversa.
La isocitrato deshidrogenasa, la tercera enzima del ciclo de Krebs, se ve estimulada alostéricamente por la presencia de ADP. Esto quiere decir que la enzima tiene un punto de reconocimiento de la molécula de ADP (baja energía). Esto hace que la forma del enzima se modifique y que el lugar de unión de sus sustratos sea más accesible, lo que se traduce en que aumenta su afinidad por él y, por lo tanto, su actividad. Del mismo modo, y en el mismo punto de la superficie del enzima, la isocitrato deshidrogenasa es capaz de unir ATP, en este caso la modulación será todo lo contrario. El centro activo del enzima se ocultará más, la afinidad bajará y la actividad se verá reducida. A más energía, ATP, menos actividad, y a menos energía, ADP, más actividad. El NAD+ y el NADH2 (baja y alta energía respectivamente) tienen el mismo efecto sobre la isocitrato deshidrogenasa. Además, altas concentraciones de Mg2+, que se relacionan con productos de alta energía, también inhibe su actividad.
El otro enzima que presenta un control exterior en el ciclo de Krebs es la Alfa-cetoglutarato deshidrogenasa. Esta enzima tiene un control muy fuerte por sus productos, succinil-CoA y NADH. Una alta concentración de estos compuestos querrá decir que el ciclo está saturado, hay mucho succinil-coA, y que hay mucha energía, NADH. Además, elevadas concentraciones de ATP inhiben la enzima de forma genérica. Esto es normal si recordamos que el NADH será transformado en ATP en la ATPasa y la cadena de transporte electrónico.