Biologia-celula-162

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BIOLOGÍA CELULAR148
molécula de ubiquitina se une por su grupo carboxiter-
minal al grupo amino de un residuo de lisina de la pro-
teína diana que va a ser degradada. A continuación se
une una segunda ubiquitina por su extremo carboxilo al
extremo amino de la anterior, después una tercera y así
sucesivamente hasta formar una cadena. La proteína
ubiquitinada es entregada a grandes complejos protei-
cos que se encuentran dispersos por el citoplasma y
que se denominan proteasomas (Fig. 4.10.B). Hay mu-
chos proteasomas en el citosol y también en el núcleo.
Incluso proteínas mal plegadas en el interior del retículo
endoplasmático rugoso pueden salir de él para ser de-
gradadas en proteasomas.
Cada proteasoma tiene un peso molecular de 2000 kDa
y 26 S, y básicamente es un cilindro de unos 50 × 20 nm,
cuya pared está formada por:
1. Cuatro anillos superpuestos, cada uno constituido
por siete subunidades proteicas. Hay dos tipos de
anillos de estructura muy similar: los α, situados
en los extremos del cilindro, y los β, localizados
en la parte media.
2. Dos grandes complejos proteicos, cada uno situa-
do en un extremo del cilindro (externamente a ca-
da anillo α).
Los complejos proteicos del proteasoma hidrolizan
el ATP y capturan las proteínas ubiquitinadas. Hacia el
interior del cilindro se encuentran dirigidos los sitios ac-
tivos de las subunidades de los anillos, que actúan co-
mo proteasas destruyendo las proteínas ubiquitinadas.
Además de estos proteasomas de 26 S, hay otros de
20 S (los únicos presentes en células procariotas), que
sólo tienen los cuatro anillos (faltan los complejos de los
extremos).
Proteínas resistentes a la degradación
Cuando falla la reparación o la eliminación de las pro-
teínas alteradas, éstas se acumulan y pueden causar la
muerte celular. Al morir las células estas proteínas alte-
radas y no degradadas se acumulan en la matriz extra-
celular y pueden dañar las células adyacentes. Así ocu-
rre en las enfermedades de Huntington y Alzheimer,
que afectan al sistema nervioso central. Estos agrega-
dos de proteínas resisten la proteólisis porque forman
fibrillas, que son cadenas de polipéptidos apilados unos
sobre otros, en configuración β, formando filamentos
cruzados β.
Los priones son agregados de proteínas malplegadas,
con disposición de filamentos cruzados β, que tienen la
propiedad de contagiar el plegamiento defectuoso a las
proteínas priónicas normales. Son responsables de la
encefalitis espongiforme, enfermedad observada clásica-
mente en ovejas y cabras pero que también se ha desa-
rrollado en vacas (en Inglaterra) y en seres humanos (el
kurú de algunas poblaciones nativas de Nueva Guinea y
la enfermedad de Creutzfeld-Jacob descrita en los Esta-
dos Unidos). La enfermedad se manifiesta en forma de
sacudidas y temblores corporales a los que siguen de-
mencia y parálisis hasta ocasionar la muerte. Los agen-
Plegamiento y reparación de las proteínas.
Proteínas Hsp
Las proteínas, desde que se forman en los ribosomas
hasta su destrucción por proteólisis, están acompañadas
por una maquinaria de reparación y mantenimiento, que
se encarga de corregir su forma, repararlas o eliminarlas.
Esta maquinaria la forman las proteínas de unión, tam-
bién denominadas proteínas acompañantes o chapero-
nas (del inglés chaperone). En las células eucariotas al-
gunas de las moléculas de este tipo mejor conocidas
pertenecen al grupo de las proteínas de estrés (stress),
así llamadas porque su número aumenta considerable-
mente en respuesta a situaciones de estrés celular, cau-
sado por el calor, la isquemia, la acidosis, metales pesa-
dos, etc. Las proteínas de estrés se designan con las
siglas Hsp (heat-shock-proteins), porque se descubrieron
como una respuesta de la célula al choque térmico. 
Las proteínas Hsp comprenden tres familias, cuyos
pesos moleculares respectivos son 60, 70 y 90 kDa. Las
Hsp60 y Hsp70 actúan como chaperonas, esto es, ayu-
dan a solubilizar y replegar proteínas desnaturalizadas o
mal plegadas mediante la hidrólisis del ATP. En cambio,
las Hsp90 parecen regular los receptores de hormonas
esteroideas y proteína quinasas específicas de la tirosina.
Las mitocondrias posen sus propias Hsp60 y Hsp70, que
difieren de las del mismo nombre presentes en el citosol.
En el retículo endoplasmático rugoso hay una Hsp70 es-
pecial (BIP) que ayuda a plegar las proteínas.
Las Hsp70 actúan en el primer momento de la vida de la
proteína, antes de que ésta deje el ribosoma (Fig. 4.10.A).
Las Hsp60 (también designadas TCP-I en el citosol y
GreES en bacterias) actúan una vez que la proteína está
completamente sintetizada, y forman una estructura en
barril que aísla la proteína procediendo a su reconfigu-
ración (Fig. 4.10.B).
Degradación de las proteínas. Proteasomas
Existe un equilibrio entre degradación y síntesis protei-
ca. Una molécula proteica se degrada, por término me-
dio, a los dos días de su síntesis, pero en una misma
molécula el tiempo puede variar de minutos a meses o
años. Esto indica que la degradación se produce al azar.
Algunas proteínas del hialoplasma son defectuosas
porque están mal plegadas, desnaturalizadas o presen-
tan alguna anomalía que no puede ser reparada. Estas
proteínas contienen una señal que determina su des-
trucción por enzimas proteolíticas y que consiste en la
presencia de un aminoácido aminoterminal diferente a
Met, Ser, Thr, Ala, Val, Cys, Gly o Pro. Esta señal no es
válida para las proteínas que poseen un péptido amino-
terminal para su destino en el retículo endoplasmático
rugoso (y posteriormente en otros compartimientos co-
mo el complejo de Golgi), ya que no existe en él la ma-
quinaria de destrucción. A estas proteínas marcadas pa-
ra su degradación se une un complejo multienzimático
que incluye múltiples copias de ubiquitina, que es una
proteína pequeña (76 aminoácidos) presente en el hia-
loplasma de muchos tipos celulares de organismos pro-
cariotas y eucariotas (de ahí su nombre). Primero una
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