De la proteína sintetizada a una proteína funcional

Modificaciones Co- y Post- traduccionales de las proteínas Eliminación de residuos N-terminales (f-Met en bacteria; Met en eucariontes)

Modificación de aminoácidos •  •  •  •  •  •  •  • 

Acetilación (Lys, Arg en histonas; cambia la función) Fosforilación (Ser, Thr, Tyr; transducción de señales, actividad) Metilación (Lys, Arg en histonas; cambia función) Carboxilación (Lys, Pro en colágeno, estabilidad estructural) Glicosilación (Asn; Thr; receptores de hormonas, anticuerpos) Nucleotidilación (Tyr; adición de AMP regula actividad) Lipidación (Gly, Cys; localización en membrana) Ubiquitinación (Lys; degradación localización, función)

Proteólisis (pro-insulina a insulina; actividad) Adición de grupos prostéticos (grupo hemo, hemoglobina)

En algunas proteínas los dominios estructurales se forman durante su síntesis

Las chaperonas moleculares son necesarias para el plegado correcto de las proteínas

Las chaperonas asisten el plegamiento de las proteínas, en caso de que un mal plegamiento no se pueda corregir, dirigen a la proteína a degradación.

Existen dos sistemas de chaperonas

Chaperonas individuales

Chaperonas oligoméricas

Mecanismo de las chaperonas moleculares individuales (HSP70)

La chaperona se une a residuos hidrofóbicos y evita la formación de agregados. Una vez sintetizada la proteína y formados los puentes dislfuro correctos, la chaperona hidroliza ATP y se despega de la proteína plegada.

Mecanismo de la chaperona oligomérica HSP60/HSP10 (GroEL/GroES en bacteria)

La chaperona está formada por varias subunidades (barril/tapa). La proteína mal plegada entra al barril, mediante hidrólisas de ATP es replegada de la manera correcta y sale a cumplir su función.

Ayuda en la formación de puentes disulfuro correctos

PDI: proteína disulfuro isomerasa

Direccionamiento a la localización celular adecuada

Las proteínas nucleares, mitocondriales, de cloroplasto o peroxisoma (plantas) y las del citosol son sintetizadas por ribosomas libres en el citoplasma y pos-traduccionalmente dirigidas a su destino.

Las proteínas que pertenecen al sistema endomembranoso (retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas o vacuola en plantas), son integrales de membrana plasmática, o tienen un destino extracelular son dirigidas al lúmen del retículo endoplásmico (RE) co-traduccionalmente y los ribosomas que las sintetizan se encuentran anclados a la membrana de RE.

El destino de las proteínas se determina por secuencias señal en la proteína

KDEL

Las secuencias señal son amino-terminales (RE, mitocondria, cloroplasto), internas (núcleo) ó carboxilo-terminales (residentes RE)

Direccionamiento co-traduccional a RE de proteínas del sistema endomembranoso, integrales de membrana o extracelulares La secuencia señal (aminoterminal) emerge del ribosoma Complejo SRP•GDP reconoce la secuencia señal El complejo se ancla al receptor de SRP en la membrana de RE unión a GTP, hidrólisis y liberación de SRP

Una vez que cumple su función, el péptido señal es cortado

Glicosilación co-traduccional de proteínas destinadas a Retículo Endoplásmico

Glicosilación pos-traduccional de proteínas en Aparato de Golgi y tráfico vesicular RER

cis-Golgi

media-Golgi Golgi trans-Golgi

lisosoma

vesícula secretora membrana

Ubiquitinación de proteínas Participan tres tipos de enzimas: E1: enzima activadora E2: enzima conjugadora E3: enzima ligadora (ubiquitin ligasa) La ubiquitinación siempre ocorre sobre un residuo de Lys. La ubiquitina (Ub) es una proteína de 76 aa que contiene varias Lys. Biochem. J. (2004) 379 (513– 525)

Durante la poli-ubiquitinación, cada Ub es enlazada con otra sobre una Lys.

Secuencia de aa de Ub

K48

K63

MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKES TLHLVLRLRGG

Endocitosis, sorteo de vesículas, reparación de DNA, exportación nuclear, vesículas virales Endocitosis

Endocitosis, reparación de DNA, activación de cinasas de proteínas

Degradación por el proteasoma

Degradación en el proteasoma

Una vez que el polímero de Ub es reconocido por el proteasoma, entrega a este solo la proteína blanco, mientras que las Ub se reciclan.

Fosforilación de proteínas Regulador por excelencia de la actividad de las proteínas PERCEPCIÓN DE SEÑAL

CINASA DE PROTEÍNA

FOSFATASA DE PROTEÍNA Enzima activa SALIDA DE LA SEÑAL

Regulación de la traducción de mRNAs Inhibición del Complejo Ternario (TC) en Eucariontes

tRNA  iniciador   eIF2   GTP  

met

INICIO

aa-tRNA

GTP

eIF2B GTP

GDP P

eIF2B

Cinasas que fosforilan a eIF2

•  Choque de calor •  Infección viral •  dsRNA •  Estrés •  Plegamiento erróneo

GDP

Regulación de la traducción de mRNAs Inhibición de la unión a 5’ CAP del mRNA

eIF4E reconoce el 5’cap y a eIF4G para unir la subunidad ribosomal 40S al mRNA

Unión de mRNA

Proteínas celulares secuestran a eIF4E e impiden su unión a eIF4G para mantener niveles basales de traducción

INICIO Señales de crecimiento y división celular promueven fosforilación de la proteínas inhibidoras y liberación de eIF4E para la Traducción •  Factores de crecimiento •  mitógenos •  nutrientes •  Hormonas •  Neuropéptidos

Regulación de la traducción de mRNAs Inhibición por microRNAs

Los miRNAs se transcriben como precursores por la RNA pol II. Después de un procesamiento inicial en núcleo, salen a citoplasma y DICER genera el miRNA maduro de 21 nt. Los miRNAs se unen a ARGONAUTA y forman un Complejo de silenciamiento inducido por RNA (RISC) que regula los mRNAs que presentan sitios de complementariedad con el miRNA.

Regulación de la traducción de mRNAs Los microRNAs presentan complementariedad parcial con mRNAs blanco. Conducen a RISC hacia el sitio blanco y AGO con otras proteínas inhibe la traducción o degrada el mRNA .

Inhibición por microRNAs

RISC

plantas

animales

AGO

3’

5’

5’

3’

GW182 Cap

AGO

AAAA

AAAA

3’

5’

5’

3’

AGO

3’

5’

?

5’

3’

Cap

Cap

PABP

?

AGO

AAAA