Estructura del momento en el que el radical OH ataca un enlace disulfuro / Ramon Crehuet.

Un estudio de científicos del Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC-CSIC) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en colaboración con la Universidad de Tsinghua en Pekín y las Universidades de Pennsylvania y Purdue en Estados Unidos, han determinado que los disulfuros de cisteína tienen un papel muy activo en la formación de compuestos muy antioxidantes. Esta investigación publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Science, abre las puertas hacia una mayor comprensión del efecto antioxidante de los compuestos disulfuros de cisteína, así como de la formación de ácido sulfénico, como potente antioxidante. 

Tal como revelan los científicos en este trabajo, el disulfuro de cisteína, uno de los antioxidantes que se forman de manera natural en la célula, se convierte en un antioxidante mucho más potente, el ácido sulfénico, cuando reacciona con un radical hidroxilo, que es por su parte una de las moléculas más oxidativas de la célula.

Moléculas naturales del organismo humano 

Los antioxidantes son sustancias como la vitamina C, E o el glutatión, capaces de prevenir o retardar la oxidación de otras moléculas como los lípidos, las proteínas o los ácidos nucleicos. El papel principal de las sustancias antioxidantes es proteger las células del efecto dañino de los radicales libres, moléculas responsables de alterar los organismos vivos que aceleran el envejecimiento y contribuyen al desarrollo de enfermedades, como cáncer, párkinson o alzheimer, entre otras.

“Los radicales libres y las especies oxidativas del oxígeno (ROS, en sus siglas en inglés), se generan de manera natural en el metabolismo celular y no siempre tienen un papel negativo, pues intervienen también en la correcta comunicación celular. Sin embargo, como en todos los sistemas biológicos, las células también necesitan mantener un equilibrio entre la producción de radicales libres y su eliminación”, explica Ramon Crehuet, investigador del IQAC-CSIC. “Por eso es muy importante la función de los compuestos antioxidantes, ya que evitan el incremento de la actividad oxidativa en el interior de la célula, lo que provoca un cambio estructural y funcional de la misma acelerando su envejecimiento y favoreciendo la muerte celular”, aclara Crehuet.

Uno de los principales aminoácidos de nuestro organismo, la cisteína, es un precursor de especies antioxidantes a nivel celular y su derivado disulfuro juega un papel importante en la estructura y función de proteínas, enzimas, e insulina, por ejemplo.

El objetivo del estudio ha sido investigar cómo el radical hidroxilo (OH), una de las especies más oxidativas de nuestro organismo, reacciona con disulfuros del aminoácido cisteína.

Una de las principales conclusiones es que, al reaccionar con el radical hidroxilo, el disulfuro de cisteína se convierte en un antioxidante más potente, el ácido sulfénico (- SOH). “Estos resultados nos ayudan a entender mejor el papel antioxidante de estos compuestos y a conocer una nueva línea de defensa contra los radicales libres”, señala otro de los coautores del estudio, Josep M. Anglada, del IQAC-CSIC.

Se partía de trabajos previos en los que, estudiando modelos más sencillos se habían determinado los mecanismos básicos de reacción entre el radical hidroxilo (OH) y las moléculas con enlaces disulfuro. La investigación llevada a cabo en este trabajo se basa en una combinación de trabajos experimentales, basados fundamentalmente en la espectroscopia de masas con el objetivo de determinar qué productos se forman en la reacción y en qué proporción, y en la aplicación de métodos de la química teórica, especialmente de mecánica cuántica y cinética. “Estos estudios permiten entender por qué se forman unos productos y no otros y hasta cierto punto permiten predecir cómo se comportará el radical hidroxilo frente a otros disulfuros o en ambientes distintos”, concluye Anglada.

Two-step reaction mechanism reveals new antioxidant capability of cysteine disulfide against hydroxyl radical attack. Sarju Adhikari, Ramon Crehuet, Josep M. Anglada, Joseph S. Francisco, and Yu Xia. Proceedings of the national Academy of Sciences, of the United States of America. DOI: https://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.2006639117

 

 

 

 

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