Las isoenzimas son versiones físicamente distintas de una enzima que catalizan la misma reacción bioquímica. Aunque son estructuralmente similares, son genéticamente distintas y tienen diferencias sutiles en su actividad catalítica, propiedades regulatorias y afinidad por sustratos, lo que las adapta a tejidos u otras circunstancias específicas. Sirven como marcadores moleculares útiles para la identificación de tejidos y organismos.

1. Isozimas (Isoenzimas o Isoformas)
-Versiones físicamente distintas de una cierta enzima
-Catalizan la misma reacción bioquímica
-Estructuralmente similares, genéticamente distintas
-Diferencias sutiles en: *Actividad catalítica
*Propiedades regulatorias
*Afinidad por sustrato
-Diferencias las adaptan a tejidos o circunstancias específicas
- "Copia de repuesto" de enzima esencial: sobrevivencia
-Útiles como marcadores moleculares para identificación
específica y rápida de tejidos y organismos.

2. Isozimas (Isoenzimas o Isoformas)
-Ejemplos:
*Lactato deshidrogenasa: Reduce piruvato a lactato
-Tetrámero con subunidades de 35 kDa.
-Dos tipos de cadenas polipeptídicas: M y H
-Forman cinco isozimas:
M4: Máxima afinidad por piruvato (músculo e hígado)
M3H1
M2H2 Afinidades intermedias
M1H3
H4: Mínima afinidad por piruvato (corazón)
-Separables por electroforesis; útiles en diagnóstico.

3. H4
H3M
H2M2
HM3
M4
Isoenzimas de la Lactato Deshidrogenasa.
(A)El perfil de isozimas de la LDH del corazón de rata cambia en el curso de su
desarrollo. Cuadros rojos: isozima H; óvalos azules: isozima M. Los números negativos
y positivos indican los días antes y después del nacimiento, respectivamente.
(B) El contenido de isozimas de LDH varía según el tejido. [(A) W.-H. Li, Molecular
Evolution (Sinauer, 1997), p. 283; (B) K. Urich, Comparative Animal Biochemistry
(Springer Verlag, 1990), p. 542.]

4. Isozimas (Isoenzimas o Isoformas)
-Ejemplos:
*Citocromos P450: Detoxificación de xenobióticos
Eliminación de drogas
-Aprox. 100 isozimas en humanos
-Superfamilia de hemoenzimas
-Monooxigenasas de membrana de RER
-Reaccionan con xenobióticos lipofílicos haciéndolos
más solubles en agua y ayudando a que el riñón los
elimine.

5. Isozimas (Isoenzimas o Isoformas)
-La distribución de las diferentes isozimas refleja al menos
cuatro factores:
1) Diferentes patrones metabólicos en diferentes órganos
Ejem: Lactato deshidrogenasa en músculo e hígado
Hexocinasa en diversos tejidos y glucocinasa
en hígado
Glucocinasa convierte glucosa en exceso en
glucógeno; deficiente en diabetes mellitus.
2) Las diferentes localizaciones y tasas metabólicas de una
enzima dada dentro de un tipo de célula
Ejem: Malato deshidrogenasa en citosol y mitocondria

6. Isozimas (Isoenzimas o Isoformas)
-continuación:
3) Diferenciación y desarrollo de tejidos adultos a partir de
sus formas embrionarias o fetales
Ejem: LDH es diferente en hígado fetal y adulto
Algunas de las enzimas de la degradación de
de la glucosa en células de cáncer maligno
ocurren en sus isoformas fetales.
4) Regulación fina de tasas metabólicas a través de diferentes
respuestas a moduladores alostéricos
Ejem: Síntesis de aminoácidos: Isoleucina, metionina...

7. Ribozimas
-RNA catalítico: Concepto revolucionario respecto a la
función del RNA.
Tom Cech y Sidney Altman (1980-82)
Self-splicing: Autoempalme (autoprocesamiento)
-Intrones se excinden solos, sin mediación por proteínas o snRNAs
-Intrones del grupo I: rRNAs nucleares de protozoarios (Tetrahymena)
-Intrones del grupo II: genes codificantes de proteínas, rRNAs
y tRNAs de mitocondrias y cloroplastos
de hongos y plantas.

8. Autoempalme. Un precursor de RNA ribosomal deTetrahymena se autoprocesa
en presencia de un cofactor de guanosina (G, en verde). Se libera un intrón (rojo) de
414 nucleótidos en la primera reacción de autoempalme. Este intrón luego se auto-
procesa de nuevo dos veces para dar un RNA lineal que ha perdido 19 nucleótidos.
Este RNA L19 es catalíticamente activo [T. Cech. RNA as an enzyme.
Copyright ©1986 by Scientific American, Inc. All rights reserved.]

9. Estructura de un Intrón que se Autoprocesa.
La estructura del intrón de Tetrahymena revela
un complejo patrón de plegamiento de hélices
y asas. Las bases se muestran en verde, A;
amarillo, C; púrpura, G; y naranja, U.

10. Ejemplos:
Ribonucleasa P humana
Ribozimas de viroides de plantas
RNA Catalítico.
(A)Patrón de apareamiento de bases de una ribozima “cabeza de martillo” y su
sustrato.
(B) Conformación plegada del complejo. La ribozima rompe el enlace en el sitio
de escisión (cleavage site). Los esqueletos de los ácidos nucleicos se muestran
en rojo y azul.

11. Una Ribozima. Esta simple molécula de RNA cataliza la ruptura de un segundo RNA en un sitio
específico. Esta ribozima forma parte de genomas de RNA más grandes llamados viroides, que
infectan plantas. La ruptura, que ocurre en un sitio distante en el mismo RNA que contiene a la
ribozima, es un paso en la replicación del genoma del viroide. La reacción requiere de un átomo
de Mg posicionado en el sitio activo. (T.R. Cech and O.C. Uhlenbeck, Nature 372:3940, 1994.)

12. Algunas Reacciones Bioquímicas Catalizadas por Ribozimas
ACTIVIDAD RIBOZIMAS
Formación del enlace peptídico RNA ribosómico
en la síntesis de proteínas
Ruptura y ligación de RNA RNAs autoprocesantes;
también RNA seleccionado in vitro
Ruptura de DNA RNAs autoprocesantes
Procesamiento de RNA RNAs autoprocesantes, tal vez
RNAs del spliceosoma
Polimerización de RNA RNA seleccionado in vitro
Fosforilación de RNA y DNA RNA seleccionado in vitro
Aminoacilación de RNA RNA seleccionado in vitro
Alquilación de RNA RNA seleccionado in vitro
Formación de enlaces amida RNA seleccionado in vitro
Ruptura de enlaces amida RNA seleccionado in vitro
Formación de enlaces glucosídicos RNA seleccionado in vitro
Metalación de porfirinas RNA seleccionado in vitro

13. Ribozimas “cabeza de martillo” genéticamente diseñadas. Estas ribozimas forman parte
de algunos viroides. Actúan en trans y rompen moléculas de RNA blanco específicas, cuya
secuencia de reconocimiento contiene un triplete central GUC (caja azul) o una variante cercana.
El reconocimiento se lleva a cabo mediante dos secuencias que flanquean el componente catalí-
tico y que permiten el apareamiento de bases a la secuencia blanco. Para diseñar una ribozima
artificial que rompa una secuencia de mRNA predeterminada, solo es necesario escoger un GUC
adecuado (o una variante) en el blanco y luego diseñar la ribozima para que contenga el compo-
nente catalítico usual flanqueado por las secuencias (YYYYY . . . ) complementarias a las
secuencias que flanquean el triplete elegido en la secuencia blanco (XXXXX . . .). Debido a la
labilidad relativa del RNA, los experimentos de terapia génica que usen ribozimas para inhibir
la expresión génica pueden involucrar la síntesis y transferencia de genes (de DNA) que
codifiquen la ribozima deseada.

14. Ribozimas como
agentes terapéuticos
(Terapia génica a
nivel de mRNA)
Algunas ribozimas también pueden reparar mutaciones en el mRNA. Algunos intrones del Grupo I son
ribozimas que catalizan la ruptura del RNA y su subsecuente empalme. Podrían ser usados como agentes
terapéuticos capaces de reparar ciertas mutaciones a nivel de mRNA (Cech, 1995). En este ejemplo, el gen A
tiene una mutación sin sentido o de sentido equivocado y se transcribe para dar un RNA mutante. La ribozima
terapéutica se diseña de modo que sus secuencias flanqueantes de reconocimiento sean complementarias
al extremo 3' de la secuencia de mRNA silvestre del gen A, el cual incluye el punto de la mutación. La ribozima
es diseñada para romper el mRNA mutante río arriba del sitio de la mutación. La ligación subsecuente del
extremo 5’ del mRNA mutante a la secuencia del extremo 3’ aportada por la ribozima puede resultar en la
reparación de la mutación a nivel del mRNA.

15. GRACIAS!!