Degradación de proteínas

Muchas veces, es difícil dilucidar nuevas cosas porque se investiga en una dirección y otras alternativas parecen impensables.
Algo así les ocurrió a A.Ciechanover, A. Hershko e I. Rose quienes en una serie de estudios bioquímicos pioneros a fines de 1970 y principios de 1980, descubrieron y caracterizaron el sistema de degradación de proteínas mediado por ubiquitina, ya que en esos años, la investigación estaba centrada en el estudio de síntesis proteica y no se planteaba el estudio de su degradación.

Y es que las proteínas se van estropeando y es necesario “reciclarlas” para crear otras nuevas. Continuamente se generan nuevas proteínas a partir de antiguas, pero antes ha habido que desmontarlas.
La degradación proteosómica es un mecanismo esencial en varios procesos celulares, incluyendo el ciclo celular, la regulación de la expresión génica, las respuestas al estrés oxidativo,el tráfico de proteínas, la biogénesis de orgánulos o el control de la transcripción.
Esta degradación en el proteasoma, está mediada por la proteína ubiquitina, llamada así por su ubicuidad en las células eucarióticas.
Es una proteína conservada de 76 aminoácidos con una glicina en el extremo carboxilo terminal por donde se une al nitrógeno epsilon de una lisina del sustrato. Se suelen formar cadenas de poliubiquitina, en este caso a la molécula de ubiquitina que ya está unida al sustrato se le van incorporando nuevas moléculas de ubiquitina que se unen por sus residuos de lisina.
Podemos observar la estructura terciaria de esta pequeña proteína en la base de datos del Protein Data Bank.
Cuando hay en la célula proteínas mal plegadas, o antiguas que deben ser degradadas, se les añade ubiquitina, metafóricamente llamada “el beso de la muerte” y quedan marcadas para su degradación en el proteasoma.
La ubiquitina es una marca fundamental para funciones celulares como el control calidad de proteínas,la reparación ADN o respuesta inmune del organismo a la invasión de microorganismos.
La regulación del ciclo celular es muy importante, por ejemplo, si una proteína estimuladora no se degrada, la división aumenta, y provoca cáncer. Además enfermedades degenerativas como Alzheimer o Parkinson se deben a la acumulación de proteínas en mal estado.
En el proceso de ubiquitinación participan 3 tipos de enzimas, que reconocen perfectamente aquello que deben degradar.
Enzima activadora de ubiquitina E1: encargada de activar a la ubiquitina con gasto energético, estableciendo un enlace tioéster entre la enzima y la ubiquitina.
Enzima conjugadora de ubiquitina E2: lleva la ubiquitina activa al sustrato.
Ubiquitina ligasa E3: Miembro terminal de la cascada de enzimas conjugantes.

Proceso de ubiquitinación

Proceso de ubiquitinación

Tras estos procesos, la proteína queda marcada para poder así enviarse al lugar adecuado para la destrucción, el proteasoma.
Aquí dejo un vídeo en el que se ejemplifica el proceso de marcaje con ubiquitina y posterior degradación en el proteasoma.

El proteasoma es un complejo multiproteico grande y muy conservado cuya función principal es la degradación enzimática de proteínas. Estructuralmente, tiene forma de barril que contiene un “núcleo” compuesto de cuatro anillos apilados alrededor de un poro central.
Por sus investigaciones y el descubrimiento de la degradación proteínica causada por la ubiquitina, estos científicos recibieron en 2004 el Premio Nobel de Química,a veces, pasan años antes de que los descubrimientos a priori sin relevancia se consideren fundamentales para el progreso de la ciencia.
Cristina

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