2 Modificacion de proteinas

Modificación de proteínas
Compilación y armado: Prof. Sergio Pellizza
Dto. Apoyatura Académica I.S.E.S
Universidad Complutense de Madrid › Facultad de Ciencias Biológicas
Profesor: Iñigo Azcoitia
La estructura de las proteínas tiene varios niveles (primario, la
secuencia; secundario, el plegamiento; terciario, el plegamiento espacial;
y cuaternario, la composición multimérica), los cuales definen su función:
señalización, transporte, catálisis, movimiento, estructural, regulación…
Modificaciones más frecuentes
En proteínas:
• Fosforilación en Tyr o Ser/Thr. P.e.- señalización celular vía
receptores tirosinkinasa.
• Acetilaciones y metilaciones en aminoácidos básicos (Lys/Arg).
P.e.- histonas.
• Hidroxilaciones en Pro. P.e.- colágeno.
• Mono/poliubicuitinación: adición de ubicuitina, una proteína
globular que cambia la función de la proteína a la que se une.
En lípidos, la modificación más frecuente es la fosforilación de
fosfoinosítidos, como hace la fosfatidil-3-fosfato kinasa.
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Existen dominios de ciertas proteínas que reconocen las
modificaciones mediante dominios de reconocimiento:
• SH2: dominio de homología a Src (una kinasa). SH3 es otro dominio
con alta cantidad de Pro. Reconocen las Tyr fosforiladas.
• PTB: dominio de unión a Tyr fosforilada.
• 14-3-3: de alta masa molecular. Reconoce Ser fosforilada. Muy
parecido es PDZ, que aparece en la condensación post-sináptica.
• PH: dominio de homología a plecstrina. Reconoce los
fosfoinosítidos, por lo que es un reconocimiento lípido-proteína. Otro
dominio similar es BH, implicado en apoptosis.
Interacciones
Inducible.
Pseudosustrato: dentro de la misma proteína, hay un pseudosustrato
que hace que la proteína quede plegada e inhibe su acción enzimática.
Esta enzima se activa si hay en el medio suficiente Tyr-P como para que
se expulse la propia.
Cooperación: interacción entre 2 dominios y 2 sustratos.
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Localización: proteínas que localizan, por ejemplo, lípidos de
membrana mediante su interacción con ellos por los dominios PH.
Multiinterruptor: varios procesos ocurren simultáneamente.
Secuencial: los procesos ocurren uno detrás de otro.
Procesos de activación
FOSFORILACIÓN
Es un proceso irreversible, aunque puede ocurrir la reacción
contraria. Las llevan a cabo proteinkinasas y proteinfosforilasas y
suponen la activación o inactivación de las proteínas. Las fosfatasas
suelen ser menos específicas por un sustrato que las kinasas, y en
ocasiones las kinasas deben unir otros elementos como ocurre con la
PKA, que necesita AMPc para que se separen las subunidades
reguladoras (que funcionan como pseudosustrato) de las catalíticas.
EFECTORES DE CALCIO
El Ca++ modifica la estructura de las proteínas. El más destacado es la
calmodulina, que con Ca++ se une a otras proteínas.
PROTEÍNAS G
Las hay monoméricas y triméricas, pero siempre hay una subunidad
que une GTP ya que son GTPasas. Requieren de la proteína GAP, que
activa a la GTPasa ayudando a hidrolizar el GTP; y de la proteína GEF,
que cambia el GDP por GTP, activando a la proteína G.
UBICUITINACIÓN
Consiste en la adición de ubicuitina. Existen varios tipos:
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• Poliubicuitinación: marca la proteína para que pase al porteasoma
y sea degradada.
• Monoubicuitinación: marca para la endocitosis de membrana.
• Multiubicuitinación y ubicuitinación N-terminal: sirven de
señalización para la entrada al núcleo.
Existe un sistema enzimático con 3 unidades (E1, E2 y E3) que se
encarga del proceso de ubicuitinación. E1 activa a la ubicuitina para que
pueda ser transferida a los otros sistemas enzimáticos mientras que E3
se une a la proteína a ubicuitinar. E2 (ubicuitin ligasa) y E3 interaccionan
para ceder la ubicuitina a la proteína mediante la formación de un
complejo.
La desubicuitinación se lleva a cabo por enzimas como la DUB,
pudiendo rescatarse la proteína o no (la ubicuitina nunca se degrada
porque es costosa de sintetizar).
Un ejemplo de cómo afecta esta ubicuitinación
a las proteínas, es el caso de la activación de
NFκB, un factor de transcripción relacionado
con la supervivencia y muerte:
• IκB es un inhibidor de NFκB que se une a
su secuencia NLS (la que define que una
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proteína vaya al núcleo) evitando por tanto que entre al núcleo.
• La enzima IKK fosforila a IκB, que se libera. Esto permite que NFκB
entre y se una a su elemento de respuesta (una secuencia de DNA
palindrómica) activando distintos genes.
• Cuando IκB queda libre, se ubicuitina para su degradación.
La ubicuitinación también puede tener lugar cuando se sintetizan las
proteínas si éstas están mal hechas y son erróneas, para evitar efectos
adversos, como ocurre con el Corea de Hungtinton.
Proteínas de choque térmico (HSP)
Es un término casi homólogo al de chaperona. Al elevarse la
temperatura un poco, las proteínas se desnaturalizan en su mayoría,
pero las HSP aguantan y se agregan con las desnaturalizadas evitando
coagulaciones que interfieran con la renaturalización. Tras el shock
término, las HSP ayudan al repliegue de las proteínas. Algunas de ellas,
como HSP 70 y 100 ayudan también en la síntesis proteica. Existen
también proteínas de choque término inducibles por estrés.
Estas proteínas actúan en:
• Asisten a la desaparición de las cubiertas de clatrina de las
vesículas de endocitosis.
• Ayudan al plegamiento proteico en la traducción.
• Importan proteínas a orgánulos que no forman parte del sistema
intramembranoso (RER y Golgi).
• Llevan proteínas mal plegadas al proteasoma (sistema de
erradicación).
• Asisten a la degradación final de proteínas que están parcialmente
destruidas por los lisosomas.
• Ayudan en la fusión de vesículas con las membranas en la
exocitosis.
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• Se unen a receptores de esteroides para ayudar a la unión con su
ligando.
• Evitan la apoptosis mediada por Cit c, que forma el apoptosoma y
la activa caspasas.
• Disminuyen los niveles de especies reactivas del oxígeno (ROS)
que también llevan a la muerte celular por formación de iones
superóxido.
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