Ranpirnasa

La ranpirnasa es una enzima ribonucleasa presente en los ovocitos de la rana leopardo del norte ( Rana pipiens ). Pertenece a la superfamilia de proteínas ribonucleasa pancreática (RNasa A) y degrada sustratos de ARN con preferencia de secuencia por los nucleótidos de uracilo y guanina . Junto con la anfinasa , otra ribonucleasa de la rana leopardo, la ranpirnasa se ha estudiado como un posible tratamiento contra el cáncer y antiviral debido a su inusual mecanismo de citotoxicidad , probado contra células transformadas , y a su actividad antiviral. ^{[ 2 ]}

La ranpirnasa fue descubierta originalmente por científicos de TamirBio, ^{[ 3 ]} una empresa de biotecnología (anteriormente Alfacell Corporation), donde se probó en ensayos preclínicos ^{[ 4 ]} y en ensayos clínicos bajo el nombre de Pannon u Onconase , y TMR004 . El mecanismo de acción de la ranpirnasa se ha atribuido a la vía de interferencia de ARN , potencialmente a través de la escisión de moléculas de siRNA ; ^{[ 5 ]} a la escisión del ARN de transferencia ; ^{[ 2 ]} y a la interferencia con la vía NF-κB . ^{[ 6 ]} Actualmente (a marzo de 2020), la ranpirnasa se encuentra en ensayos clínicos como un posible antiviral. ^{[ 7 ]}

El sistema EC, o sistema de clasificación de enzimas, se creó para estandarizar los nombres de las enzimas y permitir la asociación del tipo de reacción enzimática con su función. El número EC de la ranpirnasa es EC 4.6.1.18, ^{[ 8 ]} pero anteriormente era EC 3.1.27.5. ^{[ 9 ]}  Esto significa que la ranpirnasa pertenece a la clase 4, subclase 6, sub-subclase 1 y número de serie 18. La clase 4 se considera una liasa, mientras que la subclase 4.6.1 la clasifica además como una liasa de fósforo-oxígeno. En definitiva, la ranpirnasa puede clasificarse como una ribonucleasa pancreática. ^{[ 8 ]}  

La vía de reacción de la ranpirnasa se inicia cuando la enzima se adhiere a la superficie de la célula diana. Posteriormente, la ranpirnasa penetra en la célula mediante endocitosis dependiente de energía. Una vez dentro, la ranpirnasa se dirige al citosol a través del aparato de Golgi, donde degrada selectivamente el ARNt, sin afectar al ARNr ni al ARNm. La ranpirnasa degrada el ARNt facilitando la ruptura del enlace P-O5' presente en el ARN, específicamente en el extremo 3' de los nucleósidos de pirimidina. Como resultado de esta degradación del ARN, se inhibe la síntesis de proteínas. Esta inhibición contribuye a los efectos citostáticos y citotóxicos de la ranpirnasa. ^{[ 10 ]}

La ranpirnasa se encuentra en los ovocitos de Rana pipiens, también conocida como la rana leopardo del norte. Estos ovocitos poseen dos variantes similares de la ribonucleasa A pancreática, las cuales presentan propiedades citostáticas y citotóxicas. La ranpirnasa contiene 104 residuos de aminoácidos, lo que la convierte en el miembro más pequeño identificado de la superfamilia de la RNasa A. En general, la ranpirnasa se considera una proteína pequeña de cadena simple con un peso molecular aproximado de 12 000 Da. Tras aislar la ranpirnasa de los ovocitos, se descubrió que es polimórfica en la posición 25 del aminoácido. Específicamente, esta posición ha estado ocupada históricamente por aminoácidos de treonina, pero también se han identificado aminoácidos de serina. Sin embargo, esta sustitución no parece alterar la función de la enzima. Además, la ranpirnasa contiene cuatro enlaces disulfuro que le confieren una alta estabilidad térmica. ^{[ 2 ]}

Una vez dentro de la célula, la ranpirnasa desempeña un papel tanto citostático como citotóxico. Citostáticamente, la ranpirnasa detiene el ciclo celular en G1, pero simultáneamente actúa como citotoxina. Existe evidencia que indica que el daño causado al ARNt es irreversible y puede servir como señal proapoptótica; sin embargo, esto parece depender de enzimas adicionales que participan en la muerte celular programada. La ranpirnasa parece ser más activa y eficaz contra las células tumorales que contra las células normales. Dentro de estas células tumorales, la ranpirnasa activa una vía de transducción de señales denominada proteína quinasa activada por estrés o SAPK. SAPK1 contiene los alelos JNK-1 y -2, que son el objetivo y alterados por la ranpirnasa. Estas JNK desempeñan un papel importante como moderadoras de los efectos citotóxicos inducidos por la ranpirnasa. En última instancia, la ranpirnasa parece ser más apoptótica en las células cancerosas debido a la inducción de múltiples vías proapoptóticas. ^{[ 10 ]}

La estructura cristalina de la ranpirnasa contiene un segmento que abarca el inicio de una hélice. En este segmento, la cadena principal adopta una conformación tensa que provoca desviaciones notables de la planaridad en los enlaces peptídicos de esta enzima. Específicamente, los enlaces peptídicos de Ser39, Arg40 y Pro41 presentan ángulos diedros ω de 160,0°, 192,1° y 193,5°, respectivamente. Las orientaciones de las cadenas laterales de Arg40 y Glu42 están claramente definidas, y el grupo guanidino de Arg40 se alinea con un ion sulfato. ^{[ 9 ]}

El sitio activo de la ranpirnasa comprende una tríada catalítica común en la superfamilia de la RNasa A. Esta tríada catalítica está compuesta por His10, Lys31 e His97. Además de la tríada catalítica común, la ranpirnasa posee dos residuos adicionales en su sitio activo: Lys9 y un residuo de piroglutamato N-terminal. Estos sitios activos adicionales se generan en el retículo endoplasmático mediante la ciclación cotraduccional de su glutamina codificada. ^{[ 11 ]}

La estructura de la ranpirnasa parece influir en su función. En concreto, los estudios sugieren que la ranpirnasa utiliza interacciones coulombianas, así como un sistema de enlaces de hidrógeno, para ajustar la especificidad del sustrato. Además, se ha observado que los cambios intencionados en las sustituciones de aminoácidos también pueden modificar la especificidad del sustrato. Asimismo, se han investigado las características estructurales que subyacen a la reducida actividad catalítica de la ranpirnasa. Esta disminución de la actividad catalítica se asocia a una baja afinidad por el sustrato. Una posible solución es la sustitución T5R. Esta sustitución se diseña para establecer una interacción coulombica eficaz entre la ranpirnasa y un grupo fosforilo del ARN. Esto da como resultado un aumento del doble en la actividad ribonucleolítica. ^{[ 1 ]}