Síntesis del grupo Hem

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Finalmente se incorpora el ion ferroso gracias a la ferroquelatasa, para dar lugar al grupo hem.

La hemoglobina y el grupo Hem

La hemoglobina es una proteína que trasporta oxigeno desde el pulmón a los tejidos y dióxido de carbono al pulmón para su eliminación, está constituida por cuatro subunidades proteicas. Cada subunidad es denominada cadena de hemoglobina, está formada por una cadena peptidica llamada globina, la cual está unida de modo no covalente a un grupo hemo. Esta proteína es degrada en la fagocitosis de los eritrocitos maduros. En la cual es liberado y degradado el grupo Hemo, El anillo cíclico es utilizado para formar biliverdina (pigmentos rojos-verdes, asociados a la bilis) y el hierro separado es metabolizado a bilirrubina (pigmento amarillo que se encuentra en la bilis), el hierro liberado también es reutilizado para la formación de una nueva hemoglobina. (3)

Aunque el heme se sintetiza prácticamente en todos los tejidos, su síntesis ocurre principalmente en los glóbulos rojos (≈85%) y en los hepatocitos (en donde se completa casi todo el resto de la síntesis del heme). Las diferencias entre estos dos tejidos y su necesidad por el heme resultan en que existan diferentes mecanismos de regulación para la biosíntesis del heme.

En los hepatocitos, el heme es requerido para su incorporación en los citocromos, en particular la clase P450de citocromos que son importantes para la detoxificación además de varios citocromos de la vía de lafosforilación oxidativa que contienen heme. El paso que limita la velocidad de la reacción en la biosíntesis del heme hepática ocurre en el paso catalizado por la ALA sintasa, el cual es el paso de cometimiento en la síntesis del heme. El hemo en sí funciona como un correpresor en la inhibición de expresión de la sintasa de ALA. El producto de la oxidación del Fe3+ se llama hemina. La hemina actúa como un inhibidor de la ALA sintasa a través de un mecanismo de retroalimentación. La hemina también inhibe el transporte de la ALA sintasa desde el citosol (en donde es sintetizada) hacia la mitocondria (su sitio de acción) y también reprime la síntesis de esta enzima.

En los glóbulos rojos todo el heme es sintetizado para ser incorporado en la hemoglobina lo cual sólo ocurre durante la diferenciación cuando se da la síntesis de hemoglobina. Cuando los glóbulos rojos maduran, la síntesis tanto del heme como la hemoglobina cesa. El heme (y la hemoglobina) deben sobrevivir el mismo tiempo que los glóbulos rojos (normalmente 120 días). En los reticulocitos (eritrocitos inmaduros) el heme estimula la síntesis de proteínas. El mecanismo de regulación de síntesis proteíca heme-dependiente se describe en la sección de Síntesis de Proteínas. Adicionalmente, el control de la biosíntesis del heme en los eritrocitos ocurre en varios sitios aparte de al nivel de la ALA sintasa. El control se atribuye a la ferroquetalasa, la enzima responsable para la inserción del hierro a la protoporfirina IX y en la porfobilinógeno deaminasa.