DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR

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BIOLOGÍA MOLECULAR

Licenciatura en Quimica

Especialidad: Química Médica

 

Tema 16. Estructuración y localización de proteínas

 

1. Adquisición de la estructura tridimensional de las proteínas.

• De entre los miles de millones de posibles conformaciones, las proteínas adquieren una sola de ellas: conformación nativa

  • Proceso de adquisición de la estructura nativa:

    • Formación de estructuras secundarias o equivalentes que luego interaccionan entre si

    • ¿ Cómo se evita la formación de estructuras incorrectas?: Chaperones moleculares
      

• Algunas proteínas pueden adquirir su conformación tridimensional sin ayuda.

  • Experimentos de desnaturalización y renaturalización de la RNAsa.

• A la alta concentración de proteínas que existe en el interior de la célula (100 mg/ml), la mayoría de las proteínas precipitarían fácilmente in vitro. ¿Qué impide su precipitación en el interior de la célula?: Los chaperones

  • Chaperones moleculares. Protegen las estructuras desnaturalizadas.

    • Hsp 70. Citosol y matriz mitocondrial

    • Bip. Retículo endoplasmático

    • Dna K. Bacterias

  • Chaperoninas. Ayudan a adquirir la conformación nativa.

    • Tcip. Eucariotas

    • Gro EL. Bacterias

      -Mecanismo de actuación del GroEL
      
      
      
      

• Localización:

  • En el citoplasma

  • En algún orgánulo celular

  • Ancladas a la membrana plasmática

  • Secretadas al exterior de la célula
    
    

• Las localizaciones vienen determinadas por péptidos señal que forman parte de la secuencia de la proteína.

• El proceso de clasificación está basado en la unión de una o más proteínas, algunas de ellas localizadas en la superficie del orgánulo, al péptido señal.

• La migración puede ocurrir:

  • Cuando la proteína ha sido completamente sintetizada. Destinos (Animación):

    • Ausencia de señales: Citosol

    • Presencia de señales:

    - Mitocondria
    - Cloroplastos
    - Peroxisomas
    - Núcleo (animación entrada proteínas através de los poros nucleares)(efecto de la presencia o ausencia de una señal de localización nuclear)
    
    

    • Ejemplo: Entrada del péptido en la mitocondria (animación)

      • La proteína se sintetiza en el citosol, donde se mantiene desnaturalizada mediante su unión a Chaperones

      • El péptido señal es reconocido por receptores en la membrana externa mitocondrial

      • Los receptores se asocian a un canal de la membrana por el que se introduce el péptido desnaturalizado

      • En el interior se asocian al péptido otros chaperones que mantienen a la proteína desnaturalizada hasta su entrada completa

      • Una vez ha entrado, con consumo de ATP se liberan los chaperones y la proteína adquiere su estructura

      • Eliminación del péptido señal
        

  • De forma simultánea al proceso de síntesis de la proteína. Destino (animación):

    • Ruta de secreción de proteínas:

      • Retículo endoplasmático (Fotografía al electrónico; ilustración)

      • Aparato de Golgi

      • Lisosomas

      • Membrana plasmática

      • Exterior de la célula

  
  
  
  

3. Entrada de proteínas en la ruta de secreción

• A pesar de su denominación, en esta ruta entran las proteínas que serán secretadas al exterior celular junto con las que quedaran en el Retículo Endoplasmático, Aparato de Golgi, Lisosomas o Membrana Plasmática

• El proceso de transferencia es co-traduccional

• Las proteínas que entran en esta ruta pueden a ir al lumen del retículo o quedar ancladas en la membrana

  • Localización en el lumen:

    • Péptido “lider”. Localizado al principio de la proteína. Introduce el extremo amino de la proteína en el lumen del retículo

    • Características del péptido lider

    • El complejo SRP reconoce al péptido lider

    • El complejo SRP junto con la proteína naciente y el ribosoma se une a la membrana del RE mediante el receptor de SRP

    • El péptido naciente entra en lumen del RE a través del translocón.

    • Eliminación del péptido señal
      
      

  • Anclaje a la membrana

    • Presencia de una señal topogénica

    • Entrada del péptido señal en el translocón

    • Entrada de la secuencia topogénica

    • Detención del proceso de transferencia

    • Transferencia de la hélice hidrofóbica a la bicapa lipídica

    • Terminación de la traducción

    • Conclusión: Extremo amino-terminal interno y carboxilo terminal externo

    • Otras posibilidades:

      • Ausencia de péptido señal. Sólo secuencia topogénica

      • Varias secuencias topogénicas: Varios dominios transmembrana

    • Las señales pueden ser identificadas mediante el análisis por programas de bioinformática de las secuencias de las proteínas.
      
      

• Las proteínas salen del RE mediante vesículas (animación 1; animación 2)

• Las vesículas liberadas migran al Aparato de Golgi

• La migración está facilitada por microtúbulos

• Movimiento entre las cisternas del Golgi

• Salida de las vesículas del golgi. Destinos:

  • Membrana plasmática

  • Lisosomas
    

• Existencia de movimientos retrógrados de las vesículas (en dirección contraria).

• Proteínas de origen extracelular: Lisosomas

• Proteínas de origen intracelular:

  • Lisosoma

  • En el citosol: proteasoma
    
    

• Proceso de degradación por el proteasoma

  • Unión de moléculas de ubicuitina a la cadena lateral de una Lisina

    • Enzima ubicuitinilante

    • Reconocimiento de señales de degradación: PEST (Ricas en Pro –P- , Glu –E-, Ser –S-, Thr –T-)

    • Algunas secuencias en el extremo N-terminal favorecen la degradación rápida (< 3min): Ricas en Arg, Lys, Phe, Leu, Trp

    • Algunas secuencias en el N-terminal permiten una degradación lenta (> 30 h): Ricas en Cys, Ala, Ser, Thr, Gly, Val, Met.

    • Una mala estructuración de la proteína induce su degradación rápida
      

• Estructura del proteasoma

• El proteasoma presenta distintas actividades proteolíticas

• Patologías asociadas a un mal funcionamiento de la degradación de proteínas:
  

  • Alzheimer.