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EXPERIMENTO CLAVE
Transferencia de proteínas a través de la membrana. l. Presencia de cadenas ligeras de inmunoglobulinas procesadas
proteolíticamente y sin procesar en ribosomas unidos a membrana procedentes de mieloma murino.
Günter Blobel y Bernhard Dobberstein
Rockefeller University, Nez Cork
Journal of Cell Biology, 1975, Volumen 67, pags. 835-851
Contexto
¿Cómo se transfieren las cadenas polipeptídicas específicas a través de las membranas
adecuadas? Estudios en los años 50 y 60 indicaban que las proteínas secretadas eran
sintetizadas en ribosomas unidos a membrana y que se transferían a través de la
membrana durante su síntesis. Sin embargo, esto no explicaba por qué los ribosomas
implicados en la síntesis de proteínas secretadas se unen a la membrana mientras que
los ribosomas que sintetizan las proteínas citosólicas no lo hacen. Una hipótesis para
explicar esta diferencia fue sugerida por primera vez por Günter Blobe y David Sabatini
en 1971. En ese momento propusieron que: 1) los ARNm que se traducían en los
ribosomas unidos a membrana contenían un conjunto característico de codones justo en
3' a partir del sitio de iniciación. 2) la traducción de estos codones genera una secuencia
característica en el extremo amino-terminal de la cadena polipeptídica en crecimiento (la
secuencia señal), y 3) la secuencia señal provoca la unión del ribosoma a la membrana.
En 1975, Blodel y Dobberstein informaron acerca de una serie de experimentos que
apoyaban esta idea. Además, propusieron una “versión algo más detallada de esta
hipótesis, en lo sucesivo llamada la hipótesis de la señal”.
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Experimentos
Los mielomas son cánceres de linfocitos B que secretan inmunoglobulinas activamente,
por lo que proporcionan un buen modelo para los estudios de proteínas secretadas.
Estudios previos en el laboratorio de Cesar Milstein habían demostrado que las proteínas
producidas por la traducción in vitro
del ARNm de la cadena ligera de las
inmunoglobulinas contienen aproximadamente 20 aminoácidos en su extremo aminoterminal que no están presentes en las cadenas ligeras secretadas. Este resultado
condujo a la suposición de que estos aminoácidos dirigen la unión del ribosoma a la
membrana. Para comprobar esta idea, Blodel y Dobberstein investigaron la síntesis de
cadenas ligeras, por ribosomas unidos a la membrana, a partir de las células del
mieloma.
Cómo era de esperar por trabajos previos, la traducción in vitro
del ARNm de las
cadenas ligeras en los ribosomas libres daba lugar a una proteína que era más grande
que la cadena ligera secretada (véase la figura). Por el contrario, la traducción in vitro
asociado a los ribosomas unidos a las membranas de las células de mieloma, daba lugar
a una proteína que tenia el mismo tamaño que la cadena ligera secretada normal. Es
más, las cadenas ligeras sintetizadas por los ribosomas que permanecían unidos a los
microsomas eran resistentes a la digestión por proteasas añadidas, lo que indicaba que
las cadenas ligeras habían sido transferidas a los microsomas.
Estos resultados indicaban que una secuencia señal amino-terminal es eliminada por una
proteasa en los microsomas a medida que las cadenas polipeptídicas en crecimiento se
transfieren a través de la membrana. Los resultados se Interpretaron en términos de una
versión más detallada de una hipótesis de la señal. Como expusieron Blodel y
Dobberstein “ la característica esencial de la hipótesis de la señal es la existencia de una
secuencia única de codones, localizada inmediatamente a la derecha del codón de
iniciación, que está presente sólo en aquellos ARNm cuyos productos de traducción han
de ser transferidos a través de una membrana”
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1
S
2
3
S
La traducción in vitro del ARNm de las cadenas
ligeras de las inmunoglobulinas en ribosomas
libres (carril 1) da lugar a un producto que migra
más lentamente que las cadenas ligeras
secretadas (carril S) en la electroforesis en gel.
Por el contrario, las cadenas ligeras sintetizadas
por la traducción in vitro por ribosomas unidos a la
membrana (carril 2) tienen el mismo tamaño que
las cadenas ligeras secretadas. Además a los
productos de la traducción in vitro en ribosomas
unidos a membrana no les afecto la digestión
posterior con proteasas (carril 3), lo que indica
que estaban protegidos de las pretasas por la
inserción en los microsomas.
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Impacto
La transferencia selectiva de proteínas a través de las membranas es fundamental para el
mantenimiento de los orgánulos rodeados por membrana de las células eucariotas. Para
mantener la identidad de estos orgánulos, las proteínas deben ser traslocadas
específicamente a través de las membranas apropiadas. La hipótesis de la señal
proporciono la base conceptual para comprender este fenómeno. Este modelo básico
solo ha sido comprobado firmemente por la transferencia de proteínas secretadas en el
retículo endoplásmico, sino también ha proporcionado el marco para comprender el
marcaje y dirección de las proteínas a todos los compartimentos de la célula rodeados
por membrana, y por consiguiente causando un impacto en prácticamente todas las áreas
de la biología celular.
Tomado de La Célula de Cooper. Edit Marban 2002
Günter Blobel
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