¿Por qué se utiliza el yodo para las hormonas metabólicas?

Las hormonas tiroideas clásicas implementan un mecanismo de señalización muy flexible. Básicamente, comprenden dos anillos aromáticos que están conectados a través de un átomo de oxígeno. Opcionalmente, pueden contener cadenas laterales orgánicas y átomos de yodo inorgánico.

En el caso de las yodotironinas, que están representadas, por ejemplo, por las conocidas hormonas tiroideas T4, T3 y 3,5-T2, la cadena lateral contiene un grupo amino y un grupo carboxilato. Por lo tanto, las yodotironinas son aminoácidos. Hasta cuatro átomos de hidrógeno diferentes (dos en cada anillo) pueden ser reemplazados por átomos de yodo, y el patrón de yodación resultante determina su actividad biológica. En general, la yodación del anillo interno y la desyodación del anillo externo dan como resultado una alta actividad biológica (p. ej., en T3 y 3,5-T2), mientras que la yodación del anillo externo y la desyodación del anillo interno liberan una hormona tiroidea que bloquea los receptores ( por ejemplo, inversa-T3). Hay tres desyodasas codificadas por los genes DIO1, DIO2 y DIO3 que catalizan las reacciones de "aumento" y "reducción" de las hormonas tiroideas activas o inactivas, respectivamente. Múltiples procesos moleculares son capaces de regular al alza y a la baja de manera diferencial las desyodasas tisulares. Por lo tanto, las hormonas tiroideas están sujetas a control tanto global como local.

La eliminación del grupo amino da como resultado yodotiroacetatos. Sus efectos biológicos son similares a los de las yodotironinas, pero además de los receptores nucleares, también tienen un fuerte efecto sobre los receptores de membrana, que son activados débilmente por las yodotironinas.

Las tironaminas carecen del grupo carboxilato. Su efecto biológico es diferente al de las yodotironinas y los yodotiroacetatos. Al activar el receptor TAAR1 unido a la membrana, tienen un efecto que en muchos aspectos es antagónico al de las hormonas tiroideas clásicas. Las tironaminas parecen ser más activas en estado desyodado.

En resumen, tanto las modificaciones orgánicas como las inorgánicas pueden modular el efecto de las hormonas tiroideas. Este mecanismo es una forma muy efectiva de codificar un alto grado de entropía de información en moléculas más bien pequeñas.

Referencias

Gereben B, Zavacki AM, Ribich S, Kim BW, Huang SA, Simonides WS, Zeöld A, Bianco AC. Bases celulares y moleculares de la señalización de la hormona tiroidea regulada por desyodasa. Endocr Rev. 2008 Dic;29(7):898-938. doi: 10.1210/er.2008-0019. PMID: 18815314

Engler D, Burguer AG. La desyodación de las yodotironinas y de sus derivados en el hombre. Endocr Rev. 1984 Spring;5(2):151-84. IDPM 6376077 .

Piehl S, Hoefig CS, Scanlan TS, Köhrle J. Thyronamines: pasado, presente y futuro. Endocr Rev. 2011 Feb;32(1):64-80. doi: 10.1210/er.2009-0040. PMID 20880963 .

yodo en nosotros

El yodo se encuentra en dos hormonas principales, T3 y T4. Afectan a todas las partes del cuerpo y son importantes para la señalización entre células. Wikipedia dice:

Las tironinas actúan sobre casi todas las células del cuerpo. Actúan para aumentar la tasa metabólica basal, afectan la síntesis de proteínas, ayudan a regular el crecimiento de los huesos largos (sinergia con la hormona del crecimiento) y la maduración neural, y aumentan la sensibilidad del cuerpo a las catecolaminas (como la adrenalina) por permisividad. Las hormonas tiroideas son esenciales para el correcto desarrollo y diferenciación de todas las células del cuerpo humano. Estas hormonas también regulan el metabolismo de proteínas, grasas y carbohidratos, lo que afecta la forma en que las células humanas usan compuestos energéticos. También estimulan el metabolismo de las vitaminas. Numerosos estímulos fisiológicos y patológicos influyen en la síntesis de hormonas tiroideas.

¿Por qué tenemos yodo en estas hormonas?

Esta es realmente tu pregunta. Encontré varios artículos sobre esto y lo que encontré es que el yodo es un catalizador importante, y las yodotriosinas evolucionaron para convertirse en hormonas importantes.

En primer lugar, el uso del yodo en los organismos era antiguo. Muchos procariotas y protistas lo usaron como una forma de lidiar con especies reactivas de oxígeno. Las yoduro peroxidasas estaban presentes en las cianobacterias oxigénicas y fotosintéticas primitivas hace unos 3 mil millones de años. Esto se debe a que el yodo es uno de los antioxidantes más antiguos.

Las hormonas similares a la tiroxina parecen haber evolucionado hace unos 4 millones de años en algas unicelulares. Sin embargo, su función original no era para la señalización célula-célula como es el caso de T3 y T4. Originalmente fue para catalizar otras reacciones bioquímicas y eliminar radicales libres. Todo esto sucedió cuando se creó por primera vez la tirosina. El yodo reacciona con la tirosina y forma yodotriosinas que fueron catalizadores importantes para muchas reacciones bioquímicas.

El primer uso de yodotriosinas para la regulación podría haber sido para la ATPasa en las mitocondrias de organismos no vertebrados. Además, para los vertebrados, la regulación de mtRNA estaba regulada por yodotriosinas.

Las yodotirosinas pueden difundirse entre las células muy fácilmente y el desarrollo de los receptores TH condujo al desarrollo de las hormonas tiroxina. Tales hormonas se usaron primero para el desarrollo embriológico, la metamorfosis (si este es el término correcto) de los anfibios y más. ¡El resto es realmente evolución! Estas hormonas están presentes en prácticamente todos los organismos (excepto los procariotas).

Resumen

En resumen, el uso del yodo en las hormonas comenzó con el yodo en las primeras células, ya que brindan protección contra los radicales libres y las especies reactivas del oxígeno, al mismo tiempo que catalizan las reacciones bioquímicas. Las yodotirosinas evolucionaron para ser importantes en la regulación de las células y, finalmente, importantes en la señalización entre células.

Si tiene más preguntas, por favor pregunte en los comentarios o podemos chatear en la Biosfera.

Referencias

Estas son mis fuentes y hay mucha más información sobre estos artículos. Tenga en cuenta que no estoy químicamente correcto sobre la forma de yodo utilizada, por lo que estos artículos tienen la información correcta.

http://m.icb.oxfordjournals.org/content/early/2009/06/23/icb.icp053.full.pdf

http://ign.org/cm_data/2011_Venturi_Evolutionary_Significance_of_Iodine.pdf

aquí hay un artículo interesante:

La acumulación de yodo radiactivo por Amphioxus

resumiendo lo abstracto: se trata de cefalocordados que no son vertebrados, por lo que son parientes cercanos (la mayoría relacionados con los ancestros de) los vertebrados. El cefalocordato específico en cuestión es amphioxus. El artículo habla de una glándula específica llamada "endostilo" de Amphioxus y explora la homología con la glándula subfaríngea de la forma larvaria de las lampreas (un agnatano, el vertebrado más primitivo) llamada ammocoete. La glándula subfaríngea es algo así como la tiroides. De hecho, esta glándula subfaríngea o tiroides es una característica definitoria de los vertebrados. El resumen describe un experimento en el que tomaron el endóstilo de un anfioxo y lo implantaron en una salamandra (y anfibio) y tuvo efectos similares a los de la glándula tiroides.

¿Por qué el endostilo produce mucosidad? Porque es fundamental para su alimentación por filtración (alimentación filtrando materia en suspensión y partículas de alimento del agua).

¿Por qué concentrar yodo en las mucosas? No lo sé.

Las otras respuestas explican la función del yodo. Esta respuesta fue para explicar la evolución de las glándulas concentradoras de yodo al principio de nuestros ancestros vertebrados.