7.4.1
MODIFICACIÓN DE PROTEÍNAS POS TRADUCCIÓN
Conjunto
de procesos que modifican las proteínas una vez ha terminado su síntesis, con
el objetivo de contribuir a su correcto plegamiento, a su activación o a la
regulación de su actividad o situación en el interior de la célula. Se han
descrito más de 100 modificaciones post - traduccionales.
Las
modificaciones post – traduccionales no son meras decoraciones de los
aminoácidos sino que determinan: actividad de la proteína, localización,
recambio o degradación e interacciones con otras proteínas
La actividad de las proteínas no está únicamente controlada por la velocidad de síntesis y degradación sino que también por procesos específicos y selectivos de modificación covalente o modificación post-traduccional que modula interacciones moleculares, localización de proteínas y estabilidad.
Todavía
no se sabe con certeza cómo la información de una secuencia primaria de
aminoácidos guía su estructura tridimensional. El plegamiento comienza en
cuanto se sintetizan más de 30 aa —son los que el ribosoma protege—. Por
ejemplo, la ß-galactosidasa comienza a formar los tetrámeros antes de terminar
cada monómero.
La
importancia del plegamiento se refleja en que algunas enfermedades tienen su
base molecular en proteínas mal plegadas:
La
enfermedad de Alzheimer se origina en la acumulación de la proteína ß-amiloide
mal plegada
La
enfermedad de las vacas locas, scrapie en ovejas o enfermedad de
Creutzfeld-Jacob se debe a la acumulación de la proteína priónica PrP plegada
incorrectamente que además cataliza la conversión de las PrP bien plegada en
una PrP mal plegada.
PRINCIPIOS
DEL PLEGAMIENTO
La
secuencia de mecanismos que intervienen en el plegamiento de las proteínas ha
sido descubierta gracias a experimentos clásicos de desnaturalización y
renaturalización de proteínas pequeñas, la aplicación de métodos biofísicos de
análisis, y la construcción de mutantes específicos. Las etapas iníciales de
los plegamientos son:
Eliminación
de las interacciones de los residuos hidrófobos con el disolvente acuoso. De
esta forma se establece la estructura terciaria. La entalpía del acercamiento
de los átomos hidrófobos en el interior esta contrapesado con la ruptura de las
interacciones favorables con el disolvente. Sin embargo se gana entropía puesto
que se estabilizan las interacciones hidrófobas, se elimina disolvente del
interior y se ordena éste en el exterior. En esta etapa es donde la proteína
puede caer en un mínimo energético alternativo.
Aún es
muy difícil prever la estructura final de un péptido partiendo sólo de la
secuencia, a pesar de que es la secuencia primaria la que contiene toda la
información necesaria para organizar la estructura final. En los estudios de
laboratorio tratando de emular el plegamiento de proteínas, se observa que
pasan a través de estados globulares intermedios conocidos como glóbulos
fundidos (molten globule): estructuras compactas pero más abiertas y flexibles
que la conformación nativa. La estructura secundaria de un glóbulo fundido es más
o menos similar a la original pero falta la estructura terciaria definida ya
que las interacciones entre las cadenas laterales de los aminoácidos no se han
establecido.
MODIFICACIONES COVALENTE
AMINOÁCIDOS
MODIFICABLES
Sin tener
en cuenta modificaciones del tipo entrecruzamiento, la unión de
fosfatidil-inositol, la formación de piroglutamato, la formación de diftamida,
la formación de al-lisina o la formación de dionas, los aminoácidos que no se
suelen modificar son Gly, Ala (aminoácidos pequeños), Leu, Ile, Val o Trp
(aminoácidos hidrófobos).
DESFORMILACIÓN
La
desformilasa procariótica elimina el formilo de la fMet en la primera posición
de las proteínas al poco de aparecer el extremo N fuera del ribosoma.
PUENTES
DISULFUROSe trata
de la formación de un enlace covalente entre dos Cys de la misma o distintas
cadenas polipeptídicas. Se consigue mediante una reacción redox catalizada por
la proteína-disulfuro-isomerasa en presencia de glutatión, que sufre el proceso
inverso (ruptura de su doble enlace). Si se revierte esta modificación, la
proteína se desnaturaliza.
7.4 ETAPAS DE
LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN ORGANISMOS EUCARIÓTICOS.
El mecanismo de
eucariotas es básicamente el mismo que el de procariotas, con la mayor parte de
las diferencias acumuladas en la iniciación.
INICIACIÓN
ü Trece factores de iniciación; el RNAt
iniciador lleva Metionina; el codón de inicio es AUG; ausencia de secuencia
Shine-Dalgarno pero presencia de secuencia Kozak; la cubierta de ARNm 5' metilada
(CAP) puede tener un punto de unión en la subunidad 40S del ribosoma que guía
al complejo de traducción hasta el punto de inicio
La subunidad ribosómica más pequeña se une al extremo 5' de una
molécula de mRNA. La primera molécula de tRNA, que lleva el aminoácido
modificado fMet, se acopla con el codón iniciador AUG de la molécula de mRNA.
La subunidad ribosómica más grande se ubica en su lugar, el complejo tRNA-fMet
ocupa el sitio P (peptídico). El sitio A (aminoacil) está vacante. El complejo
de iniciación está completo ahora.
Un segundo tRNA, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A
y su anticodón se acopla con el mRNA. Se forma un enlace peptídico entre los
dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace
entre el primer aminoácido y su tRNA. El ribosoma se mueve a lo largo de la
cadena de mRNA en una dirección 5' a 3', y el segundo tRNA, con el dipéptido
unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer tRNA se
desprende del ribosoma. Un tercer aminoacil-tRNA se coloca en el sitio A y se
forma otro enlace peptídico. La cadena peptídica naciente siempre está unida al
tRNA que se está moviendo del sitio A al sitio P y el tRNA entrante que lleva
el siguiente aminoácido siempre ocupa el sitio A. Este paso se repite una y
otra vez hasta que se completa el Polipéptido.
ü eEF2-Ayuda para el movimiento de la
translocación
TERMINACIÓN
Cuando
el ribosoma alcanza un codón de terminación (en este ejemplo UGA), el
Polipéptido se escinde del último tRNA y el tRNA se desprende del sitio P. El
sitio A es ocupado por un factor de liberación que produce la disociación de
las dos subunidades del ribosoma.
ü eRF3-Disocia todos los componentes de la
traducción ayudado por el factor eRF1
7.3 ETAPAS DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN
ORGANISMOS PROCARIÓTICOS
ü fMet-RNAt-Proporciona el primer aminoácido al péptido
ü Subunidad 30S(subunidad pequeña)- Se une al RNAm
ü Subunidad 50S(subunidad mayor)- Estabiliza los RNAt y los aminoácidos
ü IF1-Estabiliza la subunidad
30S
ü IF2-Se une a GTP; entrega
fMet-RNAt fmet al codón de iniciación
ü IF3-Une la subunidad 30S al
RNAm; disocia a los mono somas en subunidades después de la terminación
ELONGACIÓN:
ü RNAt cargados-Lleva
los aminoácidos al ribosoma y ayuda a ensamblarlos en el orden especificado por
el RNAm
ü EF-Tu-Se une a GTP; lleva al
aminoacil-RNAt al sitio A del ribosoma
ü EF-Ts-Genera EF-Tu activo
ü EF-G-Estimula la translocación
(el movimiento del ribosoma al codón siguiente), es dependiente de GTP
ü GTP-Proporciona energía
TERMINACIÓN
ü RF2-Se comporta como RF1; es
específico de los codones UGA y UAA
ü RF3-Estimula a RF1 y a RF2
El
ribosoma eucariota (32 nm) es más grande que el de procariotas, por lo
que las subunidades de estos son de mayor tamaño y contienen más proteínas que
sus análogos procariotas. En Eucariotas el 'coeficiente de sedimentación' S de
los ribosomas completos es 80S, el cual está dividido en 60S para la grande y
40S para la subunidad pequeña.
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