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Atp de almacenamiento

  1. 1. ATP de almacenamientoATP generalmente alcanza altas concentraciones dentro de las células, en el intervalo milimolar.No obstante, debido a la alta tasa de procesos dependientes de ATP, junto con su baja estabilidad en el agua,contenido de ATP podría rápidamente se agotarán si no se repone inmediatamente por la glicolisis y lafosforilación oxidativa.Por lo tanto, el ATP no puede almacenarse fácilmente dentro de las células, y el almacenamiento de fuentes decarbono para la producción de ATP (tales como triglicéridos o glucógeno) es la mejor opción para elmantenimiento de la energía.Sorprendentemente, en 1974, Dowdall [ 79 ] y colaboradores encontraron una considerable cantidad de ATP(junto con la acetilcolina) en vesículas colinérgicas del órgano eléctrico de Torpedo marmorata . Varioshallazgos similares se hicieron en los años siguientes en otras especies de mamíferos y no mamíferos. Lacaracterística común es que el ATP se puede almacenar en grandes vesículas de núcleo denso junto conneurotransmisores.Se encontró co-almacenado con la acetilcolina en la corteza de cobaya, ganglio cervical superior de lapantorrilla, y terminales nerviosas motoras de diafragma de rata [ 76 ]; con noradrenalina, se encontró en losvasos sanguíneos humanos, músculos lisos, y las células endoteliales [ 80 ]; también se encontró en las célulascromafines adrenales junto con la serotonina, con el neuropéptido Y y glutamato en los astrocitos, y con ladopamina en las neuronas diferenciadas PC12 [ 81 - 84 ]. Por otra parte, en otros tipos de células en el tejidonervioso, en particular los astrocitos, se encontró ATP también en pequeñas vesículas sináptica-como [ 85 ].El co-almacenamiento de ATP con los neurotransmisores apoyan la idea de que el ATP es un mediadorfundamental de la neurotransmisión purinérgica en los nervios simpáticos y parasimpáticos, donde se puedeinducir varias respuestas purinérgicos (es decir, el control de las funciones autonómicas, las interaccionesgliales neuronales, el dolor y el control de tono de los vasos ). De hecho, este almacenamiento es una formaselectiva de la señalización de exocitosis en la que ATP participa como un neurotransmisor. La liberación deATP a partir de tiendas vesiculares se controla por citoplasmática trifosfato de inositol 3 (IP3) la señalizaciónmediada por calcio, así como otros mecanismos comunes exocitosis [ 86 ]. ATP en sí es entonces capaz deinducir la liberación de calcio mediada por IP3 en varios tipos de células [ 87 , 88 ]. En los astrocitos, sepropuso que el ATP también se podría almacenar de forma independiente en vesículas que responden a unmecanismo de control seleccionado, independiente de cualquier otro neurotransmisor [ 81 ]. También sedemostró que el ATP exocitosis es capaz de promover las ondas de calcio a través de capas de astrocitos y encomunicación con otros tipos de células, tales como células de Muller [ 89 ], de una manera independiente dela unión estrecha.Almacenado exocitosis ATP se produce por diferentes mecanismos. En las células HUVEC, sedemostró que el ATP exocitosis podría ser inducido por el estrés pura [ 90 ]. En estas condiciones, se observauna rápida liberación de todas las vesículas, pero esto está parcialmente bloqueado por la eliminación de calcioextracelular, lo que sugiere que podrían existir mecanismos independientes del calcio. Liberación de ATPsimilares podría ser inducida también en astrocitos [ 81 ] y las células gliales de la retina [ 89 ].La concentración de ATP dentro de estas tiendas aparece significativamente diferentes, depende del tipo decélula, pero puede alcanzar altos niveles de alrededor de 150-200 mM [ 91 ]. Además, se encontraron otrosnucleótidos para ser co-compartimentada, especialmente GTP, UTP, y ADP, lo que sugiere que el transporte enel interior de las vesículas no se debe directamente a un intercambiador de nucleótidos. Por otra parte, estasactividades de transporte de ATP fueron descritas originalmente por Bankston y Guidotti como una actividad
  2. 2. dependiente del potencial de membrana que requiere potencial positivo dentro de las vesículas [ 83 ], fue sólorecientemente, sin embargo, que un transportador de nucleósidos vesicular fue identificado [ 92 ].Se encontró una isoforma de la familia de transportadores SLC17 fosfato, SLC17A9, que se expresa en todos losórganos de ratón, pero especialmente en las glándulas suprarrenales y la tiroides. A través de microscopíaelectrónica, se encontró la proteína a asociarse con gránulos cromafines de la médula, y, si unido a liposomas,que era capaz de inducir la captación de ATP radiactivo solamente después de la inducción anterior de unamembrana de potencial positivo en el interior. Incluso si los mecanismos específicos para la homeostasis delalmacenamiento de ATP se identifican en detalle (como la importación y la exocitosis de vesículas), la fuentede ATP y sus enlaces con el metabolismo celular siguen sin estar claros. No mucho se han publicado datossobre el contacto entre las vesículas de catecolamina de almacenamiento y las mitocondrias en la médulasuprarrenal de ratas. Como se mencionó anteriormente, las mitocondrias se puede encontrar en estrecharelación con otros orgánulos, favoreciendo el intercambio de iones y otras moléculas. Cuando está en contactocon el retículo endoplasmático, por ejemplo, las mitocondrias a favor de entrega de ATP a la SERCA y laactividad de bombeo de calcio en el lumen del RE [ 93 ]. Uno puede imaginar un mecanismo similar seproduzca en las vesículas que contienen ATP, con el fin de mantener una elevada concentración de ATP. Másde un informe apoya esta idea, mostrando cómo la importación de ATP en las vesículas puede ser total oparcialmente inhibido por el bloqueador ANT atractilosida [ 83 , 92 , 94 ]. Esta proteína se encuentra en elIMM, en estrecha proximidad a la sintasa de ATP y los intercambios con ADP entre la matriz mitocondrial y elIMS ATP.Estas observaciones sugieren que una ruta de entrega de ATP preferencial entre vesículas mitocondrias y ATPque contiene podría existir, incluso si no se ha demostrado todavía adecuadamente. Si verificado, esto podríaproporcionar una conexión directa entre el metabolismo celular y el almacenamiento de ATP que podríaextenderse a la señalización purinérgica toda la exocitosis mediada por ATP (Fig. 1 ).Recientemente, otros informes sugieren una relación entre la ATP extracelular y las mitocondrias. Este es elcaso de la ATP sintasa se ha mencionado anteriormente. Se ha informado de cómo este complejo podríalocalizar a la membrana plasmática en las células endoteliales, hepatocitos, adipocitos, así como algunascélulas tumorales. Sobre todo, parece concentrarse en la estructura denominada caveole. En este sitio, la ATPsintasa se ha sugerido para promover la síntesis de ATP y también como canales de protones y ligando delreceptor de proporcionar un papel para numerosos procesos biológicos incluyendo tumor maligno de células[ 95 ]. Especificidad para la reacción de síntesis de ATP se ha sugerido mediante el control de los niveles deATP extracelular en presencia de oligomicina o otros inhibidores selectivos; sin embargo, algunos autoressugieren que la presencia de otros nucleótidos de conversión de enzimas tales como adeylate quinasa (AK) onucleósido difosfato quinasa (NDPK) podría generar artefactos que conducen a una mala interpretación de unpapel de ATP sintasa en la membrana plasmática (para una revisión más detallada, ver [ 96 ]). El mecanismode translocación de la ATP sintasa de membrana plasmática aún no se ha dilucidado, pero más de un autorproporciona evidencias que sugieren que podría trasladar directamente del IMM [ 97 , 98 ].La presencia concomitante de ectópico ATP sintasa, AK y NDPK centra la atención en el concepto de equilibrioa corto y phosphotransfer redes [ 99 ]. Este concepto se basa en la idea de que la mayor parte de ATP,sintetizado dentro mitocondrial crestas, no se difunden fácilmente a toda la célula. Se ha planteado la hipótesisde que a continuación, reacciones secuenciales (especialmente catalizada por AK, NDPK, y la creatina quinasa)permiten un transporte facilitado de grupos fosforilo entre los nucleótidos de adenina resultantes de ladifusión de ATP prácticamente más eficiente [ 100 ]. Recientemente, se ha examinado la posibilidad de que lamisma red reacción preferencial podría existir en la superficie de la membrana de plasma que permite la
  3. 3. generación de una capa pericelular de los nucleótidos de adenosina [ 96 ]. En esta óptica, se podría imaginarque el transporte vesicular o ATP sintasa actúan como fuente de ATP, mientras que ectópico AK o NDPKejercen una red phosphotransfer que permiten el mantenimiento de ATP en el espacio extracelular. Seríainteresante investigar si existen redes similares dentro de las vesículas de almacenamiento de ATP y si estáninvolucrados en preferencial ATP de almacenamiento o mantenimiento de nivel ATP.Nucleótidos de adenosina extracelular son capaces de inducir la activación de AMPK través de una víadependiente de P2Y. Este fenómeno ha sido ya demostrado en las células HUVEC, provocada por el ATP yADP, y astrocitos después de la estimulación con ADP sólo [ 101 , 102 ]. En este último, los autores tambiénmuestran cómo la exposición ADP durante 24 h inducida por un aumento dependiente de la AMPK delpotencial de membrana mitocondrial y la síntesis de ATP intracelular. Estos datos sugieren un posiblemecanismo de retroalimentación por el que los nucleótidos de adenosina extracelular son capaces de promoverla generación de ATP, posiblemente para aumentar los niveles de ATP viable y sostener la ejecución señalpurinérgico.Por último, la co-presencia común con los nucleótidos de adenosina de otras moléculas durante purinérgicosseñales deben ser mencionados. ATP, sobre todo, a menudo se almacena y se libera en la co-presencia de NAD+ [ 85 , 103 ]. Durante mucho tiempo, extracelular NAD + se ha tratado como una señal clave de la lisis celularcon propiedades de activación potentes sobre varias células del sistema inmune [ 104 - 106 ] y como uninductor de las señales de calcio intracelular [ 107 ]. Su regulado co-almacenamiento y co-liberación con ATPpermite nosotros proponemos un papel más refinado en la señalización purinérgicos, y ATP y NAD +,especialmente, parecen mostrar actividad sinérgica por la activación de varios miembros de la familia dereceptores purinérgicos, como P2X7 y P2Y [ 108 ]. Esta cooperación extracelular parece sorprendente si seconsidera el hecho de que el NAD +, como ATP, en su ubicación intracelular tiene una actividad metabólica(véanse los capítulos previsualizaciones); no obstante, en contraste con ATP, los estudios claras sobreextracelular NAD + y la regulación del metabolismo (o incluso durante su cooperación con ATP) aúnfaltan. Debe tenerse en cuenta que el receptor de P2X7 ha sido ampliamente caracterizada tiene un reguladorde complejo inflamasoma, especialmente durante la estimulación ATP (para una revisión, véase [ 109 ]) y que,recientemente, los componentes NLRP3 inflamasoma se han encontrado se encuentra en las mitocondrias[ 110 ] donde, al parecer, pueden detectar disfunciones mitocondriales a través de la producción de ROS. Estasobservaciones sugieren que las señales purinérgicos mediados por ATP y NAD + se pueden detectar lasmitocondrias y, posiblemente, verificar todo el estado metabólico de la célula.El vínculo entre inflamasoma y el metabolismo podría tener un significado especial. De hecho, NLRP3inflamasoma podría ser activado por la necrosis que conduce a la condición de inflamación estéril[ 111 ,112 ]. Por otra parte, es bien conocido que el ATP extracelular es capaz de inducir la apoptosis o necrosiso bien [ 113 - 115 ] y ATP intracelular que está implicado en el interruptor principal entre necrosis y laapoptosis [ 116 ]. Se podría entonces imaginó que, durante la activación purinérgico, sentidos inflamasomamitocondrias y participa en la decisión entre la muerte celular necrótica o apoptótica.

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