Mecanismos Celulares Clave: Proteasoma, Retículo Endoplasmático y SRP

El Proteasoma: Centro de Degradación Proteica Celular

Es un complejo proteico que se encarga de realizar la degradación de proteínas (proteólisis) no necesarias o dañadas. Consta de un núcleo central con múltiples subunidades que forman cuatro anillos heptaméricos apilados. Algunas subunidades son proteasas dependientes de ATP con los sitios activos hacia la luz de la cámara. Cada extremo es un complejo proteico formado por un anillo de seis subunidades, a través del cual la proteína llega al cilindro central.

Funcionamiento del Proteasoma

Las proteínas se mueven a través del núcleo, expuestas a las proteasas que las van degradando con gasto de ATP hasta que se convierten en péptidos cortos. Las proteínas de los extremos son similares a las helicasas del ADN dependientes de ATP que desenrollan el ADN; reconocen las proteínas a eliminar. Las proteínas a degradar están ubiquitinadas.

La E3 ubiquitina ligasa ubiquitina proteínas desnaturalizadas, mal plegadas o con aminoácidos hidrofóbicos en su superficie; también regula para controlar la vida media de las proteínas asociadas al ciclo celular. La E3 puede ser regulada a su vez por fosforilación y cambios alostéricos.

Principales Funciones del Retículo Endoplasmático Liso (REL)

Constituido por sacos aplanados (Nota: esta descripción es más típica del RER, pero se mantiene el contenido original).

Funciones Clave del REL

• Metabolismo de Lípidos: Poco desarrollado salvo en células especializadas en el metabolismo de lípidos (síntesis de esteroides a partir de colesterol).
• Producción de Lípidos: Produce lípidos para la membrana mitocondrial y peroxisomal.
• Síntesis de Lipoproteínas: Produce lipoproteínas en hepatocitos (de alta o baja densidad electrónica).
• Detoxificación: Realiza la detoxificación de productos solubles en lípidos, convirtiéndolos en moléculas solubles en agua (hidroxilación) que pueden ser eliminados de la célula con la ayuda de la familia de citocromos P450. Utilizan oxígeno para generar grupos hidroxilo (OH) con la ayuda de NADPH, produciendo así la hidroxilación.

Síntesis de Lípidos en el RE

El RE sintetiza casi todos los lípidos para la producción de nuevas membranas (fosfatidilcolina, colesterol, ceramidas):

• Fosfatidilcolina: Se sintetiza en la cara citosólica del RE, a partir de colina, dos ácidos grasos y glicerolfosfato.
• Ácido Fosfatídico: Los ácidos grasos hidrofóbicos llegan con proteínas que se unen a ellos en el RE, se activan con coenzima A y se les une el glicerol-P. Quedan en la capa hidrofóbica, contribuyendo al aumento de la bicapa lipídica.
• Ceramidas: Un ácido graso más serina dan lugar a un aminoalcohol, que junto con dos ácidos grasos, forman la ceramida. Esta se exporta al Golgi, en cuya luz genera glicoesfingolípidos y esfingomielina.

Partícula de Reconocimiento de la Señal (SRP)

La Hipótesis de la Secuencia Señal (SS)

Las proteínas destinadas a ser sintetizadas en el Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) tienen una Secuencia Señal (SS) que dirige la síntesis a la membrana del RE; cuando se inicia la síntesis, la SS se corta (por una peptidasa) antes de que se sintetice toda la proteína.

Una Partícula de Reconocimiento de la Señal (SRP) dirige la SS a un receptor específico de la membrana del RER. La SRP está formada por seis polipéptidos y ARN; presenta una subunidad llamada P54 (la mayor), que une la SS. Esta subunidad es como un "saco" donde hay aminoácidos hidrofóbicos y metionina que confieren flexibilidad para unirse a distintas SS. Las SS tienen en común de 8 a 10 aminoácidos apolares que son los que se unirán a la SRP. La P54 se parece a Ffh, una proteína con la misma función pero en la membrana bacteriana.

La SRP presenta una estructura cilíndrica que se enrosca alrededor de la subunidad grande del ribosoma: un extremo se une a la SS y otro bloquea el factor de elongación. Este bloqueo detiene la síntesis de proteínas en cuanto la SS ha salido del ribosoma, asegurando así que la proteína no se quede en el citosol y no se pliegue prematuramente.

Funciones de la SRP

• Reconocer la Secuencia Señal (SS). La unión de SS+SRP expone el punto de unión al Receptor de SRP (SRP-R).
• Detener la síntesis de proteínas y facilitar su transporte a la membrana del RE.
• Al separarse, permite que la síntesis de la proteína continúe.