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Archivo de 6 febrero 2012

Normalmente se le presta bastante atención a los procesos relacionados con el ADN. Y alguna a los relacionados con el ARN. Pero… ¿De qué sirve elaborar una proteína si no llega al lugar en el que tiene que ejecutar su trabajo? Es como si no se hubiera sintetizado. No llevar a una proteína a su destino es equivalente a perder el gen que la codifica.

Más o menos, la mitad de las proteínas sintetizadas permanecen en el citoplasma. La otra mitad se integra en las membranas o va a orgánulos concretos. No hay un proceso sino varios, que se entrecruzan entre sí en ocasiones. Y se agrupan en lo que se conoce como “tráfico celular“. Que se inicia en el Retículo Endoplasmático con dos pasos: traslocación hacia el interior para las proteínas que vayan a ser empaquetadas dentro de un orgánulo membranoso, inclusión en la membrana para las proteínas que deban ejercer su función ligadas a una superficie, sea interna o externa. Tras esto vendrán otras etapas del tráfico celular. La vía exocítica que pasa por el Aparato de Golgi y libera inmediatamente los productos almacenados al exterior o los lleva a la membrana citoplasmática. La vía secretoria, muy parecida a la anterior, pero que almacena los productos hasta que le llega a la célula una señal para que los libere. La vía lisosómica, que almacena proteínas para que se unan a vesículas digestivas, sean estas endocíticas o exocíticas. Y otras rutas que llevan las proteínas a núcleo, mitocondrias, cloroplastos, etc.

El mecanismo molecular por el que se consigue esto se basa en zonas que tienen las proteínas que han de ir a alguna parte. Zonas que pueden ser reconocidas por otras. Zonas que son cortas secuencias de unos 20-50 aminoácidos que constituyen señales. Zonas que no les sirven para ejecutar nada sino para decir hacia dónde tienen que ser dirigidas. Dependiendo del destino, la proteína puede incluir un par de señales o portar bastantes más. Y es que hay lugares a los que se llega fácil y otros a los que se llega más difícil.

Las señales de reconocimiento del tráfico celular son un mecanismo general, propio de todos los eucariotas. Obviamente en procariotas es distinto, pues carecen de orgánulos. Por tanto, la evolución de procariotas a eucariotas no solo exigió cambios estructurales sino profundas variaciones de funcionamiento celular. Y el tráfico celular es uno de esos cambios.

Traslocación en el RE
Fuente: Mario Halic

Cuando se necesita que una proteína entre en el interior del Retículo Endoplasmático, esta tendrá, al inicio de su secuencia, en el extremo amino, una señal de internalización. Con una longitud de unos 16 a 30 aminoácidos, pero muy parecida de una proteína a otra. Y es una secuencia que se suele perder apenas que ha cumplido su función y que no formará parte de la proteína madura, funcional. Esa secuencia convoca a una riboproteína del citoplasma, llamada SRP (“partícula de reconocimiento de señal”). La cual no solo se une a la señal de internalización sino también al ribosoma. Y a un receptor del SRP de la membrana del Retículo Endoplasmático. Es decir, la SRP hace función de adaptador, reuniendo a los diversos actores del proceso. Y aún más. Frena el proceso de traducción, atasca al ribosoma, hasta que ha cumplido su función. Para evitar que la proteína sea demasiado grande y tenga problemas para entrar. Solo cuando todo está encajado continuará el ribosoma con su traducción, con su síntesis de proteínas.

El origen de la SRP se puede rastrear hasta las procariotas. Se ha descubierto una proteína homóloga en bacterias que realiza una función similar, traslocando proteínas hacia el exterior. Aunque carece de varios de los dominios de la SRP, sí que otros han resultado muy conservados a lo largo de la evolución.

Al receptor del SRP va unido el traslocón, un complejo de tres proteínas (Sec61 ?, ? y ?). Que no es otra cosa que el canal por el que la proteína en formación accederá al interior del Retículo Endoplasmático. Cuando se ha formado el conjunto se libera la SRP y el receptor para unirse a nuevos ribosomas y traslocones respectivamente. Esa liberación sucede con gasto de energía (dos moléculas de GTP). Y cuando se han soltado, el ribosoma reanuda la traducción. Que impulsa la traslocación puesto que conforme la proteína se crea, empuja a la parte ya elaborada. Por tanto, con la energía gastada en un proceso tienen lugar dos.

Para que veas lo importante que es acoplar traducción y traslocación te cuento que existe una traslocación post-traduccional que no implica al SRP ni a su receptor. Sucede cuando la proteína ya está completamente sintetizada. Y, por tanto, el ribosoma no puede empujarla. Así, es el traslocón, en ausencia de la fuerza de impulso del ribosoma, el que tienen, por sí mismo, que empujar y tirar del péptido. Pero por sí solo el traslocón no puede hacerlo avanzar. Solo empujar hacia dentro y tirar hacia fuera. Una y otra vez. De ahí que se recurra a una chaperona llamada BiP, que está en el interior del Retículo Endoplasmático. Esta BiP tiene un dominio de unión a péptido que hace que se una a la cadena entrante, impidiendo su retroceso. Así, solo avanza. Y cuando avanza lo suficiente para que se una otra BiP, la anterior se suelta. Eso sí, cada unión cuesta una molécula de ATP, por lo que se trata de un proceso sustancialmente más caro que el anterior. Solo tiene lugar en levaduras y, ocasionalmente, en algunas otras células eucariotas.

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Y para acabar, en la cara interna del traslocón hay una proteasa que cortará la secuencia de internalización cuando esta ya no sea necesaria, cuando haya cumplido su función.

Al final de estos procesos, la proteína está en el interior del Retículo Endoplasmático, disponible para ser empaquetada en una vesícula y seguir su camino. Lo que le vaya a pasar de aquí en adelante te lo cuento otro día…

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