Procesamiento Co- y Post- traduccionales de las proteínas

Procesamiento Co- y Post- traduccionales de las proteínas

Universidad Nacional
Autónoma de México
Facultad de Química
Curso Genética y Biología Molecular (1630)
Licenciatura
Químico Farmacéutico Biológico
Dra. Herminia Loza Tavera
Profesora Titular de Carrera
Departamento de Bioquímica
Lab 105, Edif E
5622-5280
[email protected]
VII. CÓDIGO GENÉTICO.
TRADUCCIÓN Y PROCESAMIENTO
DE PROTEÍNAS.
• Objetivo general
– El alumno conocerá el proceso de traducción de
los mRNAs basado en la universalidad del código
genético y comprenderá su importancia dentro
del contexto de la expresión genética, dado que la
síntesis de proteínas es el paso final requerido
para realizar la función del gen correspondiente.
Comprenderá las diferencias de este proceso en
organismos procariontes y eucariontes y su
regulación.
Objetivos particulares
El alumno...
5. Procesamiento de
proteínas y
modificación posttraduccional.
5.1. Conocerá los diferentes tipos de modificaciones posttraduccionales y su relevancia para regular la funcionalidad y
localización de las proteínas celulares.
5.2. Discutirá la importancia del direccionamiento adecuado de
las proteínas desde el mismo momento de su síntesis.
5.3. Definirá las enzimas necesarias para el plegamiento
correcto de las proteínas que están siendo sintetizadas por el
aparato traduccional.
5.4. Examinará el mecanismo de degradación de proteínas, el
papel de la ubiquitinación y la variación del tiempo de vida
media de las proteínas.
Conoci- Compren- Aplicamiento
sión
ción
X
X
X
X
Procesamiento de
proteínas y
modificaciones
post-traduccionales
Las proteínas después de sintetizadas en
los ribosomas, deben ser procesadas para
que logren tener su conformación nativa y
ser activas
Eventos involucrados:
Plegamiento correcto
Procesamiento co- y post-traduccional
Ubicación subcelular
De la
proteína
sintetizada
a la
proteina
funcional
En algunas proteínas los dominios se forman
desde que su síntesis se lleva a cabo
Desnaturalización de proteínas
Desnaturalización
y renaturalización
de proteínas
Plegamiento (folding) de proteínas
Etapas para
alcanzar el
estado nativo
Otras proteínas requieren de chaperonas
moleculares para adquirir su plegado correcto
Algunas
proteínas que
no se pliegan
correctamente
y forman
estructuras
amiloides
El plegamiento de las proteínas es asistido
por chaperonas
Plegamiento en ausencia y presencia de chaperonas
Existen dos sistemas de chaperonas
Chaperonas
individuales
Chaperonas
oligoméricas
Mecanismo de las chaperonas moleculares
HSP70
Algunas
proteínas son
plegadas con
la ayuda de
otras
proteínas
(DnaJ, DnaK)
Mecanismo de la chaperona HSP60/HSP10
(GroEL/GroES)
Algunas proteínas son plegadas por el
sistema GroEL/GroES
GroEL/GroES
Formación de puentes disulfuro
PDI: proteína disulfuro isomerasa
Procesamiento Co- y Posttraduccionales 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)
Modificación post-traduccional por
fosforilación
ATP
ADP
fosforilación
cinasa
Proteína
desfosforilación
fosfatasa
P
P
Proteína
La fosforilasa b se
convierte a su
forma activa por
fosforilación. Esta
se lleva a cabo
por una cinasa
Para que la
fosforilasa b vuela
a ser inactiva es
necesario
desfosforilarla,
por acción de una
fosfatasa.
Diferentes
cinasas
reconocen
diferentes
secuencias
consenso
dentro de las
cuales
fosforilan un
determinado
aminoácido
Efecto de la fosforilación en la glicógeno sintasa
ligando
Insulina
Factor de crecimiento
receptor
ATP
ADP
P
Cinasa 1
Transducción
de señales
mediada por
fosforilación
Cinasa 1
activa
inactiva
Cascada de fosforilaciones
ATP
ADP
P
P
Cinasa 2
inactiva
Cinasa 2
activa
ATP
ADP
P
P
Cinasa 3
inactiva
P
Cinasa 3
activa
Proteína
inactiva
P
Proteína
activa
Respuesta
celular
Aminoácidos fosforilables:
-OH
serina; treonina; tirosina
-NH
arginina; histidina; lisina
-SH
cisteína
-COO- aspártico; glutámico
Clasificación de cinasas:
Ser/Thr cinasas
Tyr cinasas
His cinasas
Cys cinasas
Asp/Glu cinasas
La fosforilación es una
modificación posttraduccional covalente y
reversible
Defosforilación por fosfatasas:
Ser/Thr
Tyr
PP1
PP4
PTP1B
PP2A PP5
PP2B PP6
PP2C
Funciones de la fosforilación
• Regulación de la proliferación celular/
oncogénesis
• Diferenciación celular
• Control del ciclo celular
• Forma celular y adhesión
• Transducción intracelular de señales
• Control metabólico
• Regulación de la transcripción
• Regulación de canales iónicos
• Regulación de la traducción
Metilación, fosforilación y acetilación de
histonas
Proteólisis de zimógenos
Direccionamiento de las proteínas a la
localización celular adecuada
Algunas secuencias señal que determinan
el destino de las proteínas
KDEL
Direccionamiento co-traduccional de proteínas
destinadas a retículo endoplásmico
Secuencia señal
(amino-terminal)
Complejo
SRP•GDP
reconoce la
secuencia señal
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
Inserción co-traduccional de proteínas
a membrana
Glicosilación co-traduccional de proteínas
destinadas a retículo endoplásmico
Glicosilación post-traduccional de proteínas
en aparato de Golgi
RER
cis-Golgi
media-Golgi
Golgi
trans-Golgi
lisosoma
vesícula secretora
membrana
Tipos de glicosilación
N-glicosilación
RE (residuo Asn)
O-glicosilación
Golgi (residuos Ser/Thr)
Tráfico a lisosomas
Lisosomas (animales)
Vacuola (plantas)
Sitio de degradación, pH 5,
enzimas hidrolíticas
Modificación de proteínas para
Lisosomas: Manosa-6-fosfato
Direccionamiento a mitocondria
Las proteínas tienen
señal amino-terminal
Deben ser desplegadas
por chaperonas del
citoplasma
Atraviesan dos
membranas por los
translocadores TOM y
TIM)
En la matriz
mitocondrial otra
chaperona vuelve a
plegar la proteína
Direccionamiento a cloroplasto
Las proteínas tienen
señal amino-terminal
Proceso de
translocación similar a
mitocondria (TOC y
TIC)
Desplegado y plegado
similar a mitocondria
Soll & Shleiff, 2004
Direccionamiento
a núcleo
Señal de localización nuclear (NLS)
Señal de exportación nuclear (NES)
Importinas  y 
CAS
Ran-GTP
Ran-GDP
Conti et al., 2006 Curr Opin Struct Biol
Ubiquitinación
de proteínas
Biochem. J. (2004) 379 (513–
525)
Diferentes funciones para la ubiquitinación
proteosoma
degradación
Internalización membrana
Tráfico por endosomas
Activa reparación de DNA
proteosoma
degradación
Las proteínas deben ser poli-ubiquitiniladas
para ser dirigidas al proteosoma donde serán
degradadas
Degradación en el
proteosoma