Se cree que las protenas se pliegan a travs de un intermediario globular fundidoMuchas protenas purificadas se pliegan in vitro de forma adecuada despus de haber sido desplegadas, por lo que durante muchos aos se pens que las protenas pueden adoptar todas las conformaciones posibles mientras se van plegando, pero actualmente se sabe que para cualquier protena grande existen muchsimas ms conformaciones posibles de las que se pueden explorar durante los pocos segundos que tarda la protena en plegarse.

Las protenas se pliegan rpidamente formando estructuras en las que se ha formado la mayor parte de la estructura secundaria final (hlices a y lminas B) y en las que estos elementos se disponen de una forma extraordinariamente semejante a la correcta El punto de partida de un proceso lento en el que se producen muchos ajustes entre cadenas laterales intentando formar correctamente la estructura terciaria se conoce como glbulo fundido.

En las etapas posteriores hacia la conformacin final se han de producir diferentes procesos que pueden conducir a plegamientos incorrectos a no ser que se den con la colaboracin de una chaperona molecular Chaperona molecular protenas especiales de las clulas cuya funcin consiste en ayudar a otras protenas a plegarse y ensamblarse en estructuras estables y activas.

Las chaperonas moleculares facilitan el plegamiento de las protenas

Las chaperonas moleculares se identificaron por primera vez en las bacterias.Las clulas eucariotas tienen familias de protenas hsp60 y hsp70, de forma que diferentes miembros de las familias actan en compartimientos celulares distintos. Tanto las protenas hsp60 como las hsp70 actan con un reducido nmero de protenas asociadas, cuando colaboran en el plegamiento de otras protenas.

Presentan afinidad por las zonas hidrofbicas asequibles que muestran las protenas plegadas de forma incompleta e hidrolizan ATP.Las chaperonas se unen a las regiones hidrofbicas expuestas, y dan un masaje a las regiones de la protena que estn medio plegadas a partir del intermediario globular fundido, cambiando su estructura de tal manera que proporciona a la protena otra posibilidad de plegarse.

La maquinaria hsp70 acta precozmente en la vida de una protena, unindose a cadenas de unos siete aminocidos hidrofbicos antes de que la protena se libere del ribosoma .

Las protenas semejantes a hsp60 forman una estructura parecida a un gran barril que acta como "cmara de aislamiento" dentro de la cual se colocan las protenas a medio plegar, y se les facilita un entorno favorable donde puedan intentar volverse a plegar

Estas chaperonas moleculares se denominan protenas de estrs por calor debido a que su sntesis se incrementa notablemente tras una breve exposicin de las clulas a elevadas temperaturas (por ejemplo, 42C). Ello parece reflejar una operacin de retroalimentacin que responde a un incremento de la cantidad de protenas medio desplegadas, de forma que se incrementa la sntesis de chaperonas que ayudan a las protenas a volverse a plegar.

Muchas protenas contienen series de molculas plegadas de forma independiente

A menudo el plegamiento de una protena acabada de sintetizar empieza con la formacin de un determinado nmero de dominios estructurales estables, que se corresponden con unidades funcionales, en forma de unidades plegadas que retienen su estructura incluso cuando son separados de la protena, bien sea por proteolisis selectiva o por tcnicas de ingeniera gentica y se denominan mdulos.Los mdulos proteicos tienen tpicamente entre 40 y 100 aminocidos de longitud. Su pequeo tamao y su capacidad de plegarse independientemente han hecho posible determinar la estructura tridimensional de muchos de ellos.

Cada uno de ellos tiene un ncleo con una estructura estable formado por cadenas o por lminas B del que salen asas de cadenas polipeptdicas menos ordenadas. Las asas estn situadas formando lugares de unin para otras molculasUna segunda caracterstica de los mdulos proteicos que explica su utilidad es la facilidad con la que pueden ser integrados en otras protenas.

Las protenas pueden unirse unas a otras a travs de diferentes tipos de interfasesLas protenas pueden unirse entre s al menos de tres maneras: Una porcin de la superficie de una protena contacta con un asa extendida de una cadena polipeptdica de otra protena. Las interacciones de este tipo permiten, por ejemplo, que el dominio SH2 reconozca un asa fosforilada de otra protena, y tambin permiten a una protena quinasa reconocer las protenas que fosforilar.Apareamiento de dos hlices a, una de cada protena, formando una hlice superenrollada.

3. Acoplamiento preciso entre dos superficies rgidas, una de cada protena . Las interacciones de este tipo pueden ser muy fuertes, ya que se puede formar un elevado nmero de enlaces si las superficies se acoplan bien y extraordinariamente especficas, permitiendo que una protena seleccione a otra protena determinada de entre los muchos miles de protenas que presenta una clula eucariota superior. Este el sistema ms comn de interaccin entre dos protenas

La conexin y la protelisis selectiva aseguran los ensamblajes del tipo todo o nadaMuchas protenas forman grandes agregados con otras protenas. Ello requiere que cada protena se una selectivamente a otras protenas simultneamente. Para ello, debe haber mecanismos que aseguren que los ensamblajes se produzcan por sistemas del todo o nada.Si un ligando cambia la conformacin de una protena alostrica de forma que la protena se una a otro ligando de forma ms eficiente, el segundo ligando puede, a su vez, incrementar la afinidad de la protena por el primer ligando.

Este mismo principio se aplica a las interacciones protena-protena. Cuando dos protenas se unen entre s, a menudo una de ellas incrementa su afinidad por una tercera protena. Debido a esta conexin el complejo de las tres protenas ser ms estable que el complejo de una sola protena. Un mecanismo de este tipo puede producir un ensamblaje del tipo todo o nada.

complejo fuerte

la unin de Y YBfacilita la unin de Xcomplejo dbil

la unin de X / \( facilita la unin de Yf x /=~"^'

Aunque se produzcan mecanismos de ensamblaje del tipo todo o nada que dirijan la conformacin de complejos proteicos completos, a no ser que la clula presente las cantidades exactas de las proporciones adecuadas de cada protena del complejo, sobrarn protenas no ensambladas.las clulas son capaces de degradar selectivamente cualquier complejo proteico mal ensamblado.

establesusceptible de degradacin

PROTEOLISIS

Las clulas eucariotas contienen un elaborado conjunto de protenas que permite dirigir especficamente los ensamblajes incompletos de este tipo hacia la maquinaria de degradacin proteica.

La protelisis dependiente de ubiquitina es la responsable principal del recambio proteico selectivo en los eucariotas

Una de las funciones de los mecanismos intracelulares de protelisis es reconocer y eliminar las protenas no ensambladas. Otra de las funciones consiste en desechar las protenas daadas o mal plegadas Otra es conferir una corta vida media a ciertas protenas normales cuya concentracin ha de cambiar rpidamente en respuesta a alteraciones del estado de la clula; Muchas de estas protenas de corta vida son degradadas rpidamente de forma habitual, mientras que otras, especialmente las ciclinas, son estables hasta que son degradadas repentinamente en un determinado momento del ciclo celular.

La mayora de las protenas que son degradadas en el citosol son liberadas a proteosomas, de los que hay muchas copias dispersas por toda la clula. Cada proteosoma consiste en un cilindro central formado por mltiples proteasas distintas, cuyos lugares activos forman una cmara central. Cada extremo del cilindro est "cerrado" por un gran complejo proteico formado por al menos 10 tipos de polipptidos, algunos de los cuales hidrolizan ATP Se cree que estos tapones proteicos seleccionan las protenas que debern ser destruidas, unindose a ellas e introducindolas en la cmara del cilindro; all las protenas son degradadas hasta cortos pptidos, los cuales son liberados al exterior.

Cada extremo del cilindro est "cerrado" por un gran complejo proteico algunos de los cuales hidrolizan ATPSe cree que estos tapones proteicos seleccionan las protenas que debern ser destruidas, unindose a ellas e introducindolas en la cmara del cilindro; all las protenas son degradadas hasta cortos pptidos, los cuales son liberados al exterior.Los proteosomas actan sobre protenas que han sido marcadas especficamente para su destruccin, mediante la adicin covalente de ubiquitina

La ubiquitina existe en todas las clulas, libre o unida covalentemente a protenas. La mayora de las protenas ubiquitinadas estn marcadas para ser degradadas. Diferentes procesos proteolticos dependientes de ubiquitina utilizan enzimas que conjugan ubiquitina asociadas con subunidades de reconocimiento que las dirigen hacia las protenas que presentan alguna seal determinada de degradacin.

La enzima de conjugacin aade ubiquitina a un residuo de lisina de la protena diana, y posteriormente aade series de ubiquitinas adicionales, formando una cadena multiubiquitina que es reconocida por un receptor proteico especfico del proteosoma.

Las protenas desnaturalizadas o mal plegadas, as como las protenas que contienen aminocidos oxidados o anormales, son reconocidas y degradadas por el sistema proteoltico dependiente de ubiquitina. Probablemente, las enzimas que conjugan ubiquitina reconocen seales que estas protenas tienen expuestas al exterior debido a su mal plegamiento o a su alteracin qumica; estas seales son secuencias de aminocidos o motivos conformacionales que en las protenas normales se hallan en su interior, es decir, inasequibles.

Un proceso proteoltico que reconozca y destruya las protenas anormales ha de poder distinguir entre protenas completas que tienen conformaciones "incorrectas" y la gran cantidad de polipptidos que estn creciendo sobre los ribosomas y que todava no han adoptado su conformacin plegada normal. Puede demostrarse experimentalmente que ste no es un problema trivial: si se aade puromicina a las clulas -un inhibidor de la sntesis de las protenas- las protenas que se acaban de forma prematura son eliminadas rpidamente mediante un proceso dependiente de ubiquitina.

Una posibilidad es que las protenas formadas normalmente estn protegidas temporalmente por la maquinaria de traduccin o por molculas de chaperones. Otra posibilidad sera que las protenas nacientes y acabadas de sintetizar son de hecho vulnerables a la protelisis pero se pliegan adoptando su conformacin nativa muy rpidamente, antes de poder ser marcadas para su destruccin por protelisis.

La vida media de una protena puede ser determinada por enzimas que alteran su extremo N

Hay una estrecha relacin, denominada la regla N-terminal entre la vida media in vivo de una protena y la identidad de su aminocido N-terminal. En todos los organismos estudiados, desde bacterias hasta mamferos, existen distintas versiones de la regla N-terminal. Si el aminocido final es metionina, serina o alanina, treonina, valina o lisina, lavidamediadela protena es larga (veinte horas o ms). Si el aminocido terminal es isoleucina o glutamato, lavidamediaesde30 minutos. Si es glutamina o tirosina, lavidamediaes an ms efmera (10 minutos). Si es arginina, fenil, alanina, leucina o aspartato, lavidamediaesdeapenas dos minutos.