Redactado por María Arrondo Sánchez y Carolina Amil Zamorano

INTRODUCCIÓN

La hexoquinasa es una enzima transferasa (D-hexose-6-phosphotransferase), del grupo de las quinasas, encargada de fosforilar hexosas. Sin embargo, presenta mayor afinidad por la glucosa, puesto que la Km de esta es menor que la de otras hexosas como la fructosa. Esta proteína presenta cuatro isoformas, que han ido surgiendo de forma gradual. En dicho proceso de evolución ocurren determinados cambios que son claves en la estructura y que han permitido que la hexokinasa en dos de sus isoformas se oligomerice. La estructura de la proteína va a contar con dos dominios de unión a los sustratos (glucosa y ATP) y su actividad va a estar regulada alostéricamente mediante un mecanismo de ajuste inducido provocado por la propia glucosa. 

Así mismo, esta enzima va a presentar un papel clave en el cáncer. En este artículo se abordará el normal funcionamiento de la hexokinasa así como su papel tumoral por diferentes vías, profundizando, además, en posibles estudios futuros y nuevos campos que se abren en la investigación contra el cáncer que emiten un rayo de esperanza en el estudio biomédico.

PAPEL BIOLÓGICO

La Hexokinasa participa en la primera reacción irreversible de la glucólisis, que es la primera etapa del metabolismo de la glucosa. Tras hidrolizar el ATP, transfiere el grupo fosfato a la glucosa, para dar glucosa-6-fosfato (G6P), y así manteniendo el gradiente de glucosa que permite que haya un flujo de la misma mediado por los transportadores GLUT. La G6P es un inhibidor competitivo del ATP, por tanto se trata de un fenómeno de feedback negativo, en el que el mismo producto regula alostérica y negativamente su reacción de síntesis.  Además, el grupo fosfato (Pi) liberado de la hidrólisis del ATP puede antagonizar la inhibición de G6P o sumarse al efecto inhibidor, según la isoenzima que haya llevado a cabo la reacción. 

El producto (G6P) puede seguir varias rutas o vías celulares y funcionales:

• Metabolismo catabólico: se introduce la glucosa en la glucólisis, para llevar a cabo un metabolismo oxidativo y obtener energía. 
• Metabolismo anabólico: la G6P es destinada a la vía de las pentosas fosfato, para sintetizar NAPDH y Ribulosa-5-Fosfato; o puede ser convertido a sus formas poliméricas (glucógeno), mediante la gluconeogénesis.

ESTRUCTURA

La estructura de las Hexokinasas más comunes (las isoformas I, II y III) cuenta con dos lóbulos muy similares de unos 50KDa cada uno. Algunas de ellas, como la HK I, son monoméricas, pero cuando se une a la membrana externa de la mitocondria se oligomerizan.  De esta manera, la Hexokinasa cuenta con dos dominios principales, uno regulador y otro catalítico. La estructura dimérica y por tanto cuaternaria está presente en todas las isoformas salvo en la IV, que es la más ancestral.

El dominio N-terminal se considera el dominio regulador en las isoenzimas I y II, y contiene el motivo de unión a la mitocondria. Además, está unido al dominio C-terminal (que es el dominio catalítico) a través de una hélice alfa. Ambos dominios presentan sitios de unión con la glucosa, G6P y ATP, y la inhibición de G6P en el dominio regulador se contagia al dominio catalítico por medio del contacto por la hélice alfa entre los dominios. La estructura terciaria de la hexoquinasa se basa en un plegamiento alfa/beta abierto. El dominio de unión al ATP está compuesto por cinco láminas beta y tres hélices alfa en el cual cuatro de las láminas beta son paralelas y una es antiparalela. Por otro lado, la hexoquinasa requiere de iones de magnesio para poder llevar a cabo la actividad catalítica. El magnesio (Mg2+) va a ser el cofactor de la enzima y se encuentra formando un complejo con el ATP (MgATP2-), que estabiliza la catálisis y reduce la energía de activación de la reacción.

EVOLUCIÓN

Todas las isoenzimas de la Hexokinasa provienen de una Hexokinasa de 50 kDa, susceptible a la inhibición por el producto G6P, por tanto, todas las isoenzimas presentan esta característica. A partir de la duplicación y fusión del gen que codificaba esta forma ancestral, surgieron las isoenzimas I, II y III, que ya son moléculas de 100kDa.

La isoforma más próxima evolutivamente a la Hexokinasa original es la Tipo IV, que no sufrió la duplicación y fusión génica. Una vez que esto ocurrió, la segunda isoenzima que apareció fue la Hexokinasa II, que mantiene la actividad catalítica en ambos extremos terminales de la proteína, al igual que la Hexokinasa ancestral.

Una consecuente duplicación tuvo como resultado la aparición de la isoforma III. Posteriormente, las mutaciones de genes que codificaban la Hexokinasa 100 kDa, produjeron que el extremo N-terminal se diferenciara funcionalmente, perdiendo la actividad catalítica, y adquiriendo una función reguladora (con un sitio de unión para el inhibidor G6P). Esta diferenciación dio lugar a las en las Hexokinasas I y III. 

Además, en las HK I y II, el extremo N-terminal presenta un dominio hidrofóbico que permite a estas integrarse en la membrana de la mitocondria. Concretamente, se unen a las porinas (VDAC) de la membrana mitocondrial externa, las cuales interaccionan con los ANT (Translocadores de Nucleótidos de Adenina).  Esto es esencial para el mecanismo enzimático de la HK, puesto que es el sitio de salida del ATP producto de la fosforilación oxidativa (que usará la HK), y el sitio de entrada del ADP resultante de la reacción enzimática de la hexokinasa. Por tanto, existe una coordinación entre la introducción de la glucosa al metabolismo glucolítico y las últimas etapas de este en la mitocondria (la fosforilación oxidativa), para que se den a un ritmo adecuado a las necesidades celulares. 

Hay cuatro isoenzimas de la Hexokinasa (HK) en los tejidos de mamíferos, con una estructura similar, pero expresión en diferentes tejidos:

• HEXOKINASA I (HKI)

Fundamentalmente en el cerebro, donde la tasa metabólica es muy exigente, pero expresada de manera general. 

• HEXOKINASA II (HKII)

Más limitada en su expresión, aparece en tejidos sensibles a insulina, como es el caso del tejido adiposo y el músculo esquelético. En el músculo, es necesaria una alta tasa de glucólisis, y por tanto, lo que ocurre es que esta isoforma presenta una gran afinidad por la glucosa (menor Km), para que con concentraciones muy bajas de glucosa, se alcancen altas velocidades de la enzima.

La insulina aumenta la actividad de esta isoforma, induciendo la transcripción del gen que la codifica, y de esta forma, favoreciendo la metabolización y eliminación de glucosa. Por esta razón, en los individuos con diabetes de tipo II, la expresión de la HKII se ve  reducida, acentuando la hiperglucemia.

Al igual que la isoenzima Tipo I, incluye un dominio hidrofóbico en el extremo N-terminal que permite que se inserte en la membrana externa mitocondrial, y también usa ATP intramitocondrial.  

Cabe destacar su predominancia en células tumorales, puesto que estas se caracterizan por presentar un aumento anormal del metabolismo, en el que la reacción que lleva a cabo la Hexokinasa es esencial para la obtención de energía.

• HEXOKINASA III (HKIII)

A diferencia de las dos isoenzimas anteriores, la Hexokinasa III no está unida a la mitocondria, puesto que carece del dominio hidrofóbico en el extremo N-terminal. Se piensa que se expresa en el citoplasma, o que incluso tiene una localización perinuclear, en células del hígado.

• HEXOKINASA IV (HK IV)

En hepatocitos y células beta pancreáticas, y es conocida como glucoquinasa. La G6P que produce está destinada a la síntesis de glucosa. Esto es un proceso que se lleva a cabo cuando la cantidad de sustrato (glucosa) es alta, por tanto, tiene sentido que esta isoenzima presente una mayor Km, porque necesitará altas concentraciones de glucosa para realizar la reacción a una velocidad alta.

MECANISMO

La hexoquinasa sufre un cambio conformacional que es regulado por la propia glucosa que va a ser esencial para la catálisis. En este proceso se observa que la superficie en contacto con el solvente del complejo hexoquinasa-glucosa es más pequeña que la hexoquinasa nativa.

Utilizando dicho  cambio en el área de superficie que se encuentra expuesta se ha podido estimar la contribución hidrofóbica a los cambios de energía libre tras la unión de la glucosa. De esta manera se descubre que el efecto hidrofóbico por sí solo favorece la conformación activa de la hexoquinasa en presencia y ausencia de azúcar. La estabilidad observada de la conformación inactiva de la enzima en ausencia de sustratos puede resultar de una deficiencia de interacciones complementarias dentro de la cavidad que se forma cuando los dos lóbulos se unen.

El cambio conformacional que sufre la hexoquinasa mantiene la estructura terciaria prácticamente igual excepto por un gran cambio en la orientación de los dos lóbulos. Para demostrar este cambio lo que se hizo fue superponer los carbonos alfa de cada lóbulo usando un procedimiento de mínimos cuadrados y tratando a los carbonos como cuerpos rígidos. Esta superposición mostró que cada lóbulo se comporta como un cuerpo rígido durante el cambio conformacional entre la forma nativa de la proteína y el complejo con la glucosa. 

Tal y como venimos viendo, la superficie accesible de la hexoquinasa se reduce cuando se une la glucosa para formar el complejo enzima-sustrato (ES) y se reduce aún más por el cambio a E’(inactiva)-S. Por lo tanto, se puede esperar que las fuerzas hidrofóbicas favorezcan la conformación activa en presencia de azúcar, asumiendo que todos los donantes y aceptores de enlaces de hidrógeno están satisfechos en E’-S. Sin embargo, el área superficial también se reduce cuando la conformación activa se forma en ausencia de azúcar (E’ – E). Sin embargo, debido a que hay menos de un factor de dos diferencias entre los cambios en la superficie accesible para las transiciones E-S → E’-S y E’-E, el efecto hidrofóbico no puede explicar la gran diferencia en las constantes de equilibrio conformacional K2 y K3 en presencia y ausencia de azúcar.

Otra cuestión que surge es por qué la enzima no permanece en el estado activo, E, en ausencia de ligandos sabiendo que el efecto hidrófobo, de manera individual, predice que la estructura E debería ser más estable. La respuesta a esta pregunta reside en que cuando la enzima carece de la presencia de la glucosa contiene una cavidad en la que entran las moléculas de agua y donde quedan encerradas. Además, tanto los puentes de hidrógeno como las fuerzas de Wan der Waals contribuyen muy poco a la estabilidad de la proteína y del complejo proteína-ligando. El hecho de no obtener estas interacciones complementarias dentro de la cavidad daría como resultado entalpías desfavorables causadas por la pérdida de los puentes de hidrógeno o fuerzas de Van der Waals en relación con los que se producen en la estructura abierta. También puede haber alguna pérdida de entropía traslacional al atrapar una pequeña cantidad de moléculas de agua en la cavidad.

Presuntamente, el agua misma desestabiliza la forma activa mediante la creación de interacciones favorables con la estructura abierta inactiva. Solamente el ligando correcto puede proporcionar las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno necesarios para que se active la estructura.

Con ello, concluimos que hay al menos dos posibles funciones para el cambio conformacional inducido por la glucosa: permitir un «mecanismo de acogida»  o proporcionar especificidad.

PAPEL BIOMÉDICO: HEXOKINASA II EN CÁNCER

El metabolismo de las células tumorales se caracteriza por una alta actividad glucolítica: metabolizan anaeróbicamente grandes cantidades de glucosa en ácido láctico, incluso en presencia de oxígeno, aumentando la velocidad de la glucólisis y de la síntesis de ATP. Esto es lo que se conoce como el efecto Warburg. Por tanto, la actividad de cualquier enzima glucolítica como la HK será esencial en un tumor. 

La Hexokinasa II aparece sobreexpresada en células tumorales, satisfaciendo estas altas velocidades de la glucólisis. La introducción de la glucosa en el metabolismo glucolítico es crucial para la producción de energía, y la síntesis de precursores de nucleótidos (derivados de glucosa) por la vía de las pentosas fosfato, destinados a la síntesis de ADN para la proliferación del tumor.

La regulación por AKT de la HKII es el factor determinante para que esta isoforma sea la esencial en el metabolismo tumoral, puesto que controla la unión de esta a la mitocondria, y con ello, fija la función de la HK, que varía en función de si aparece unida a la mitocondria o no. 

Con el objetivo de crecimiento del tumor, y cuando hay disponibilidad de nutrientes, AKT une la HKII a la mitocondria (fosforilando su residuo Thr-473), conectándola con VDAC. Esto le permite a la enzima tener un acceso privilegiado al ATP que sintetiza la mitocondria, y  la célula sigue un metabolismo de proliferación y de producción de energía, mediante la glucólisis. 

La HK II mitocondrial, además, lleva a cabo una función protectora en tumores con acceso a  nutrientes, promoviendo la supervivencia celular: inhibe a los miembros pro-apoptóticos de la familia Bcl2, e introduce la G6P en la ruta de las pentosas fosfato, cuyos productos son antioxidantes que reducen las ROS (especies reactivas de oxígeno). 

Sin embargo, en una situación de isquemia, en la que no llegan suficientes nutrientes y oxígeno a la célula, disminuye la actividad de AKT y HKII mitocondrial, aumentando la HKII citoplásmica. Entonces, esta isoforma se une a mTORC (mediante el motivo TOS), inhibiéndola, e induciendo la vía autofágica, y la conservación de energía y homeostasis en ausencia de glucosa, pensando en el “bien mayor” del tumor.

Esta regulación por AKT posibilita esta compleja acción de la HKII, que puede ser proapoptótica (HKII citoplásmica) o antiapoptótica (HKII mitocondrial), según la disponibilidad de recursos. Sin embargo, AKT no regula la HKI, ya que esta no presenta una secuencia de consenso para esta enzima, y por ello, esta isoenzima no se encuentra prevalentemente en tumores. Además, la HKI no puede satisfacer la alta demanda energética, al perder la actividad catalítica en el extremo N-terminal.

Según todas las vías beneficiosas para el tumor mencionadas anteriormente en las que participa la HKII, la eliminación de esta isoforma perjudicaría a la progresión del tumor, por lo tanto, es un frente esperanzador en terapias oncogénicas. Lo ideal sería encontrar un modo de inhibir únicamente esta isoforma, pero es difícil puesto que todas ellas son bastante similares.

La inhibición de la HKII en células cancerosas puede darse por p53, o por un sustrato análogo a la glucosa, la 2-desoxiglucosa, que favorece la apoptosis. Una combinación de estos dos factores podría ser favorecedora. Otro posible campo a investigar sería la inhibición de la HKII por fosfato inorgánico, que sensibiliza la inhibición por G6P en esta, pero la antagoniza en HKI. Incluso, una alternativa más podría ser el uso de determinados péptidos que desplazaran la HKII de la mitocondria. Este desplazamiento parece producir un aumento de la concentración de Ca2+ citosólica, lo que abriría poros en la membrana mitocondrial e induciría a la célula a apoptosis.

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Susana Priego Gutiérrez y Lorena Sánchez Alfonso, 3º de Biología Sanitaria, Universidad de Alcalá (UAH)

1. INTRODUCCIÓN

Cuando se habla de venenos, probablemente, lo primero que se le viene a uno a la cabeza es la palabra muerte; no pensamos en ningún momento que un veneno pueda ser a su vez, sinónimo de vida. Sin embargo, es posible que dentro de unos cuantos años, los venenos se relacionen con esta segunda palabra.

Existe la posibilidad de que en ellos se encuentre la clave para la cura de distintas enfermedades, entre ellas, una que está muy presente en nuestro día a día, el cáncer. Esta entrada contiene las razones por las cuales el veneno de Rhodapalurus junceus es un potencial anticancerígeno.

2. DESCRIPCIÓN DE RHODAPALURUS JUNCEUS

Antes de hablar del veneno, conviene dedicar parte de esta entrada a este arácnido tan interesante. Rhodapalurus junceus es un escorpión que pertenece a la familia Buthidae y, dentro de esta familia, se incluyen a las especies más peligrosas de escorpiones. Este escorpión es conocido comúnmente con el nombre de “Escorpión azul” o «Alacrán colorado«.

La distribución geográfica de esta especie no es muy amplia, ya que se encuentra solamente en el archipiélago cubano. Sin embargo, dentro de este endemismo no tiene problema en qué tipo de hábitat vivir, ya que pueden habitar desde cualquier tipo de bosque, zonas áridas hasta incluso zonas pantanosas, como ciénagas.

Por otro lado, esta especie tiene la suerte de no figurar en el menú de muchas otras, solo algún sapo o alguna serpiente concreta disfrutan de este escorpión como manjar. Además, se conocen casos de canibalismo; de hecho, se cree que su mayor depredador es otro individuo de su misma especie.

Existen diferencias genómicas entre poblaciones de escorpiones de esta especie; pudiendo encontrar diferentes patrones cromáticos: amarillos, colorados y negros. Debido a este último fenotipo es por lo que se le conoce con el nombre de «Escorpión azul».

Estas variaciones en su material genético no solo están directamente relacionadas con su apariencia, sino que también afectan a los péptidos que forman parte del veneno. Existen diferencias intraespecíficas entre los péptidos del veneno de escorpiones de la misma especie. Podríamos pensar que, al ser la misma especie, la composición del veneno debería ser la misma. Sin embargo, este hecho no es nada raro en la naturaleza, basta con observarnos a nosotros mismos, los humanos. Todos somos la misma especie, pero nadie es exactamente igual a nadie (a excepción de los gemelos claro).

Es muy probable que estas diferencias genéticas sean un factor clave en las propiedades anticancerígenas del veneno, ya que su mecanismo de acción radica en los componentes de este. ¿Se encontrará algún día el escorpión azul cuyo veneno tenga los mejores componentes anticancerígenos? Para descubrirlo, primero hay que saber cuáles son estos componentes y cómo actúan, así que vamos a ello.

3. COMPOSICIÓN DEL VENENO

El veneno de este escorpión es una mezcla de varias sustancias activas y en su forma soluble, se conocen al menos 50 componentes, que incluyen enzimas, péptidos, nucleótidos y otras sustancias desconocidas.

ENZIMAS

Las enzimas son un tipo de proteínas que catalizan distintos tipos de reacciones químicas. Se sabe que estas son un componente fundamental en el veneno de distintos animales.

Una de las enzimas que aparece frecuentemente en los venenos es la PLA₂ o fosfolipasa A2. Esta enzima destruye los fosfolípidos, causando la liberación del ácido araquidónico de las membranas celulares atacadas por el veneno. Uno de los efectos directos de esta liberación es provocar una respuesta inflamatoria y dolorosa. Sin embargo, el veneno soluble del escorpión azul carece de esta actividad PLA₂.

Asimismo, este veneno tampoco posee actividad proteolítica, es decir, no tiene actividad degradadora de proteínas. Las proteínas que forman parte de todos y cada uno de los organismos poseen una función determinada e importante, la ausencia de enzimas proteolíticas tiene como resultado el mantenimiento de estas funciones, ya que las proteínas no van a ser degradadas por la acción del veneno.

Hemos comenzado diciendo qué enzimas NO TIENE el veneno porque la ausencia de estas probablemente esté relacionada con su baja toxicidad, así como con su potencial anticancerígeno.

Sin embargo, sí que se ha identificado una enzima en el veneno de R. junceus, y esta es la hialuronidasa, encargada de destruir el ácido hialurónico. La destrucción del ácido hialurónico tiene como consecuencia una mayor diseminación del veneno por el torrente sanguíneo y también daña el tejido conjuntivo que rodea la zona de la picadura. Pero esta enzima en la picadura tan solo se manifiesta como dolor o molestia local, habones y enrojecimiento no más que la de una abeja.

PÉPTIDOS

Un péptido es una molécula formada por la unión de dos o más aminoácidos, que cumple funciones muy importantes dentro de las células. Por ejemplo, existen hormonas peptídicas, neurotransmisores peptídicos, o incluso, pueden actuar como antibióticos.

En el veneno del escorpión azul se han descrito distintos péptidos, y algunos de ellos son letales para los saltamontes, pero no lo son para los mamíferos. Estos péptidos se clasifican en:

• Péptidos de cadena pequeña (20 a 43 aa), que son normalmente los que bloquean los canales K⁺.
• Péptidos de cadena larga (58 a 76 aa), que modifican los canales de Na⁺.

Algunos de estos péptidos han sido aislados, y tanto su peso molecular como su secuencia de aminoácidos N-terminal, han sido determinados. Sin embargo, otros péptidos todavía no han sido secuenciados. La figura de abajo muestra la secuencia de aminoácidos de cuatro péptidos componentes del veneno. Las letras hacen referencia al aminoácido en concreto, por ejemplo, K es el aminoácido lisina y A es la alanina. Si comparamos la secuencia aminoacídica de estos cuatro péptidos, veremos que apenas hay diferencias entre entre sus aminoácidos.

Se sabe que el péptido que aparece en mayor proporción en el veneno (25% del total), es el péptido de cadena larga RjAa12f, que fue completamente secuenciado. Contiene 64 residuos de aminoácidos y 4 puentes disulfuro, y es similar a las toxinas de otros escorpiones.

Se hipotetiza que el péptido posee una estructura formada por dos hélices alfa y por dos láminas beta.

4. MECANISMO DE ACCIÓN Y USO ANTICANCERÍGENO

CARACTERÍSTICAS DEL CÁNCER

Una neoplasia o tumor es una patología de etiología genética que se caracteriza por la presencia de un tipo de células que tienen un fenotipo diferente al de las células del tejido del que proceden. Las
células tumorales han perdido la regulación de la división celular y escapan de la muerte celular.

Además, en 2011, Douglas Hanahan y Robert A. Weinberg resumieron todas las características del cáncer, y estas pueden ser observadas en la siguiente imagen:

En realidad, todas estas características están interrelacionadas, sin embargo, las que aparecen redondeadas de color rojo son sobre las que va a actuar directamente el veneno del R. junceus. El fundamento del mecanismo de acción de este veneno es la destrucción de las células cancerígenas. Destruye estas células debido a que actúa sobre las vías de transducción que permiten su supervivencia, acabando así con su resistencia a la muerte celular. Además, actúa sobre p53, que es un gen supresor de tumores, y parece ser que también actúa inhibiendo la angiogénesis, reduciendo así la invasión tisular.

MECANISMO DE ACCIÓN DEL VENENO

Es cierto que no se conoce qué compuesto exacto del veneno es el que tiene capacidad antitumoral, pero distintos estudios in vitro han demostrado que el veneno de Rhodapalurus junceus es citotóxico frente a líneas celulares cancerígenas epiteliales (carcinomas y adenocarcinomas). Por el contrario, parece ser que no afecta a cánceres hematopoyéticos ni a las células sanas. In vitro ha demostrado tener un gran potencial anticancerígeno contra carcinomas de útero, de mama o pulmonar, sin dañar a las células sanas, por lo que podría ser buena alternativa a las quimioterapias actuales las cuales tienen gran cantidad de efectos adversos.

La visualización histológica de los tumores estudiados en modelos animales resaltó cómo el veneno de este escorpión inducía necrosis u apoptosis en comparación con el tejido control. 

El mecanismo de acción del veneno del Rhopalurus junceus sobre las células tumorales se resume en:

1. Activación de la vía apoptótica mitocondrial (intrínseca), con el incremento de la expresión de p53 y el incremento del radio bax-BCL-2. 
2. Activación de la vía necrótica, con la disminución de la expresión de p53 y el aumento de BCL-2.
3. El bloqueo de la acción de los canales de Na⁺, K⁺ y Cl^–.
4. Reducción de la expresión de CD31 y Ki-67, que median la neo-angiogénesis. 

Activación de la vía apoptótica mitocondrial:

La apoptosis se define como muerte celular programada. Es decir, nuestras células están destinadas a morirse, no son inmortales. Una de las características más importantes de las células tumorales es que escapan de la apoptosis, y es por eso que se convierten en células inmortales. La apoptosis se encuentra favorecida por genes y proteínas pro-apoptóticas, mientras que se encuentra inhibida por genes y proteínas anti-apoptóticas. Parece ser, que uno de los lugares de acción del veneno del escorpión azul se encuentra sobre la vía intrínseca de la apoptosis, así que vamos a verlo más en detalle.

Cuando se tratan líneas celulares de cáncer de cuello uterino y de mama con el veneno de Rhopalurus junceus, se observa un incremento de la expresión de genes pro-apoptóticos. Se observa un incremento en el mecanismo de acción encargado de la regulación positiva de Bax (gen pro-apoptótico), de p53 y de la caspasa 3, así como la regulación negativa de BCL-2.  

La regulación negativa los genes BCL-2 tiene como resultado la regulación positiva de p53, ya que las proteínas BCL-2 son anti-apoptóticas mientras que p53 favorece la vía mitocondrial de apoptosis, en la que están implicadas proteínas pro-apoptóticas. Estas proteínas están implicadas en vías de transducción que tienen como resultado la liberación del citocromo c y la activación de la cascada de caspasas. La consecuencia final de esta vía es la formación de cuerpos apoptóticos; es decir, la muerte de la célula tumoral.

Activación de la vía necrótica:

La necrosis es otro tipo de muerte celular caracterizada por el hinchamiento celular y la ruptura de las membranas celulares y de los orgánulos.

Se ha observado que en el carcinoma de pulmón tras el tratamiento con el veneno de R. junceus se reduce la expresión de p53 y por el contrario, la expresión de BCL-2 aumenta. Distintos estudios han mostrado que BCL-2 no solo es un mediador de la apoptosis, sino que también lo es de la necrosis programada, por lo tanto, el aumento de BCL-2 activaría la expresión de los genes necróticos así como la vía necrótica en este tipo de cáncer.

Es decir, el veneno es capaz de inducir una vía u otra de muerte celular según el tipo de célula cancerosa que se trate. Esta propiedad no es exclusiva del veneno de R. junceus, sino que se ha observado en distintas especies de escorpiones.

Bloqueo de los canales de Na⁺, K⁺ y Cl-:

Nuestras células poseen canales iónicos, que son proteínas que permiten el paso de iones específicos a través de las membranas celulares.

Se sabe que la interacción de estos canales es fundamental en el proceso de cambio en el volumen y forma de las células tumorales. De hecho, este es el mecanismo de invasión en algunos tumores como el glioma (en el cerebro). Para migrar, las células deben agrandarse y encogerse, deben encogerse porque los espacios intercelulares son muy pequeños.

Para agrandarse, deben conseguir que entre agua en las células. Para ello, deben entrar primero iones de Cl_^–, K⁺ y Na⁺ por canales iónicos, como el cotransportador NKCC1, ya que si aumenta su concentración intracelular, el agua entrará también para igualar el equilibrio osmótico. De esta manera, la célula se agranda.

Para encogerse, deben eliminar agua. Esto se consigue por el aumento del flujo de iones de Cl^– y de K⁺ al exterior celular. Como hay gran cantidad de iones en el exterior, el agua tiende a salir para igualar el equilibrio osmótico, quedando así la célula encogida. Sin embargo, para que estos iones salgan, sus respectivos canales iónicos deben ser activados por Ca²⁺, por lo que existen canales iónicos que introducen Ca²⁺ en el interior celular, incrementando la concentración de este ion y promoviendo la salida de Cl^– y K⁺, y consecuentemente, la salida de agua.

Algunos componentes del veneno, actúan bloqueando los canales de Na⁺, de K⁺ y de Cl^–. Como consecuencia, se produce una reducción en la capacidad de la variación de la forma y el volumen (la célula ya no se hincha porque no entra agua) y, por lo tanto, se produce una disminución de la invasión tisular por parte de las células cancerígenas. 

Reducción de la expresión de CD31 y KI-67:

Los tumores malignos, al crecer, segregan unas sustancias que favorecen la ramificación de los vasos sanguíneos de su alrededor, este proceso es conocido como angiogénesis tumoral.

CD31, también conocida como PECAM-1 o EndoCAM, es un miembro de la superfamilia de genes de las inmunoglobulinas (Ig). La función de esta molécula es de adhesión, es capaz de adherirse a muchos tipos celulares, como plaquetas, células epiteliales, endoteliales, monocitos, linfocitos… CD31 es un marcador altamente específico y sensible para las células endoteliales vasculares y debido a ello, es un marcador de la neo-angiogénesis.

Ki-67 es una proteína nuclear (no histónica) que se expresa en las células durante las fases activas del ciclo celular (G1, S, G2 y M), mientras que está ausente en células en reposo (G0). Ki-67 es un biomarcador del índice de proliferación celular, que se emplea para medir la fracción de crecimiento en las neoplasias malignas. La concentración de Ki-67 se puede expresar en porcentaje, y cuanto mayor sea este, a mayor velocidad crece el tumor en un período de tiempo concreto.

El veneno del escorpión azul llevó a la reducción de la expresión de ki-67 y CD31, y, como resultado, la disminución de la angiogénesis tumoral.

5. CONCLUSIÓN

 En conclusión, el veneno de R. junceus actúa a varios niveles sobre las células tumorales. Asimismo, su mecanismo de acción difiere en función del tipo de cáncer.

El objetivo principal de los investigadores es dar con el escorpión cuyo veneno posea la combinación perfecta para el tratamiento del cáncer: citotóxico para todos los tipos de célula cancerígena; compatible con la viabilidad de las células sanas y con el menor número de efectos secundarios posibles.

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