Deficiencias en piruvato quinasa y anemias hemoliticas

Resumen

La piruvato quinasa cataliza la transformación de fosfoenolpiruvato y ADP en piruvato y ATP. La enzima, que aparece en toda las células vivas, es clave en la ruta central del metabolismo de carbohidratos. La deficiencia en piruvato quinasa, debida a una mutación en el gen PK-LR, origina alteraciones únicamente, en los eritrocitos, porque estas células no son capaces de compensar el defecto enzimático. Por ello, la deficiencia de esta enzima es causa principal de la anemia hemolítica no esferocítica que puede provocar incluso la muerte de los pacientes.

Las dificultades en la caracterización bioquímica de la PK nos ha llevado a estudiar la enzimopatia mediante técnicas de Biología Molecular. El trabajo se realizó sobre 10 pacientes con deficiencia en piruvato quinasa eritrocitaria. Mediante análisis molecular se han encontrado 11 mutaciones diferentes en los 17 alelos mutados: tres de estas mutaciones, G694A, A1150G y G1154A, no habían sido previamente descritas.

A las mutaciones que originan fuertes modificaciones en la estructura local de la molécula, observadas mediante estudios de modelización molecular, como consecuencia de un desajuste en el balance de las cargas eléctricas o por impedimento estérico, corresponden valores disminuidos de la actividad de la enzima en aquellos pacientes portadores de dichas mutaciones.

Palabras clave: Enzimopatía eritrocitos. Anemias hemolíticas. Mutaciones PK

Abstract

The enzyme pyruvate kinase (PK) catalyses the transformation of phosphoenolpyruvate and ADP to pyruvate and ATP. The activity of this ubiquitous enzyme is essential for the central carbohydrate metabolism. Deficiency in PK activity causes non-espherocitic haemolytic anaemia, due to alterations in the metabolism of erythrocytes. The red cell lacks alternate metabolic pathways for pyruvate, and can not cope with the enzymatic fault by increasing the synthesis of the protein. Clinical symptoms in patients harbouring a PK deficiency with anaemia, which may lead to death.

Several difficulties appear in the biochemistry caracterization of the enzyme, which led to the application of molecular biology tools. The present work was performed on 10 PK deficient patients. By means of molecular analysis, we have found 11 different mutations in the 17 alleles analysed, three of which, G694A, A1150G y G1154A, have not been previously reported.

Changes in the protein structure caused by mutations which introduce steric hindrance or substitutions in charged residues, analised by molecular modeling, showed a clear correlation with the reduction in PK activity in the patients studied.

Keywords: Erythrocyte enzymopathies. Haemolytic anemias. Mutations PK