Debido a errores en la transcripción, el empalme del ARN y la traducción, algunas proteínas nunca se pliegan correctamente y deben degradarse.

En los eucariotas, la principal vía para la degradación selectiva de proteínas es la vía ubiquitina-proteasoma.

Una ubiquitina ligasa puede diferenciar entre una proteína normal y una proteína diana mediante el reconocimiento de ciertas señales de degradación en su superficie.

A continuación, cataliza la transferencia de varias moléculas de ubiquitina a un aminoácido específico en las proteínas objetivo para marcarlas para su degradación.

Estas proteínas poliubiquitinadas son degradadas por un complejo de proteasa dependiente de ATP llamado proteasoma.

Cada proteasoma consta de un cilindro hueco central o el núcleo, y grandes complejos de proteínas en forma de anillo llamados tapas en uno o ambos extremos del núcleo.

El núcleo está formado por múltiples subunidades de proteínas que se ensamblan como una pila de anillos. Los sitios proteolíticos activos del núcleo se encuentran en su cámara interna hueca.

Las tapas en el extremo del núcleo del proteasoma actúan como guardianes y solo permiten que las proteínas marcadas con ubiquitina ingresen al núcleo.

El tapón contiene una deubiquitinasa que escinde la ubiquitina de la proteína del sustrato para que la ubiquitina liberada pueda reciclarse.

A continuación, la tapa utiliza la energía de la hidrólisis del ATP para desplegar la proteína objetivo y comienza a alimentar la proteína en el núcleo.

Con rondas sucesivas de hidrólisis de ATP, la proteína desplegada llega al núcleo del proteasoma, donde es digerida por las proteasas que recubren la cámara interna.

El proteasoma convierte toda la proteína en cadenas peptídicas cortas, que luego se liberan en el citosol.

Estos péptidos son degradados por las peptidasas citosólicas en sus aminoácidos constituyentes, que eventualmente pueden ser reutilizados por la célula.

Las células eucariotas pueden degradar proteínas a través de varias vías. Una de las más importantes es la vía ubiquitina-proteasoma. Ayuda a la célula a eliminar las proteínas citoplasmáticas mal plegadas, dañadas o injustificadas de una manera muy específica.

En esta vía, las proteínas diana se marcan primero con pequeñas proteínas llamadas ubiquitina. Una serie de enzimas llevan a cabo la ubiquitinación de las proteínas objetivo: E1 (enzima activadora de ubiquitina), E2 (enzima conjugadora de ubiquitina) y E3 (ubiquitina ligasa). La sinergia de estas tres enzimas ayuda a unir las moléculas de ubiquitina a las proteínas objetivo de forma covalente.

Por lo tanto, el proteasoma, una proteasa de múltiples subunidades grandes, puede diferenciar entre una proteína saludable y una proteína diana mediante el reconocimiento de la cadena de ubiquitina en la proteína diana. Una vez que el proteasoma reconoce la cadena de ubiquitina, despliega la proteína objetivo y, en última instancia, la degrada. Los péptidos sobrantes de la proteína sustrato se liberan en el citosol para su posterior procesamiento.

La destrucción dirigida de las proteínas es fundamental para el bienestar de la célula, y cualquier alteración en la vía ubiquitina-proteasoma puede provocar enfermedades. Por ejemplo, si las proteínas mal plegadas no se degradan, forman agregados de proteínas en el citoplasma. Dichos agregados de proteínas pueden provocar trastornos neurodegenerativos prominentes como el Parkinson, el Huntington y el Alzheimer.

Por el contrario, el control de calidad excesivo por la vía ubiquitina-proteasoma también puede provocar enfermedades. Por ejemplo, la destrucción de los canales iónicos de cloruro mal plegados pero parcialmente funcionales conduce a la fibrosis quística, un trastorno potencialmente mortal en los seres humanos.

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