Biologia de los microorganismos (219)

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142 L O S F U N D A M E N T O S D E L A M I C R O B I O L O G Í A
desde su sitio de síntesis en los ribosomas hasta la membrana 
citoplasmática o más allá. Las proteínas traslocasas transportan 
proteínas específicas a las membranas procarióticas y a través 
de ellas. Por ejemplo, el sistema Sec exporta proteínas desple-
gadas e inserta proteínas integrales de membrana en la mem-
brana citoplasmática, mientras que el sistema Tat transporta a 
través de la membrana proteínas plegadas en el citoplasma. Para 
secretar proteínas completamente fuera de la célula, las gramnega-
tivas tienen que utilizar traslocasas adicionales que atraviesen la 
membrana externa. Se han identificado al menos seis tipos dis-
tintos de sistemas de secreción, algunos de los cuales son utili-
zados por bacterias patógenas para excretar toxinas o proteínas 
perjudiciales al interior del hospedador durante la infección.
La mayoría de las proteínas que deben ser transportadas a 
las membranas o que deben atravesarlas se sintetizan con una 
secuencia de aminoácidos de unos 15 a 20 residuos, llamada 
secuencia señal, al principio (extremo N-terminal, Figura 4.31) 
de la molécula. Las secuencias señal son variables, pero normal-
mente contienen unos pocos aminoácidos cargados positiva-
mente al principio, una región central hidrófoba y después una 
región más polar en el extremo. La secuencia señal se llama así 
porque «señala» al sistema secretor de la célula que esta pro-
teína en concreto debe ser exportada, y también ayuda a impe-
dir que la proteína se pliegue completamente, un proceso que 
podría interferir con la secreción. Como la secuencia señal es la 
primera parte de la proteína en sintetizarse, los primeros pasos 
de su exportación pueden empezar antes de que la proteína esté 
sintetizada completamente (Figura 4.42).
Las proteínas que van a ser exportadas son reconocidas por 
la proteína SecA o por la partícula de reconocimiento de la señal 
(SRP) (Figura 4.42). Normalmente SecA se une a proteínas que 
se van a exportar al periplasma, mientras que la SRP se une 
a proteínas destinadas a insertarse en la membrana pero que 
no se liberan al otro lado. En todas las células se encuentran 
SRP. En las bacterias están formadas por una sola proteína y 
una molécula de RNA no codificante (RNA 4.5S). Tanto SecA 
como las SRP envían las proteínas al complejo de secreción de la 
membrana, y tras atravesar la membrana (un proceso mediado 
por Sec) o insertarse en ella (con mediación de SRP), una pro-
teasa elimina la secuencia señal.
Las proteínas que son enviadas a través de la membrana cito-
plasmática en estado desplegado por el sistema Sec se pliegan 
a continuación (Figura 4.42). No obstante, hay unas pocas pro-
teínas, como las necesarias para el metabolismo energético, que 
actúan en el periplasma, por ejemplo las proteínas de hierro y azu-
fre y otras varias proteínas que intervienen en las reacciones redox 
( Sección 3.10), que deben ser transportadas al exterior de la 
célula ya plegadas. Normalmente es porque contienen pequeños 
cofactores que tienen que insertarse en la proteína a medida que 
se pliega. Estas proteínas se pliegan en el citoplasma y después se 
exportan mediante un sistema de transporte distinto de Sec, lla-
mado sistema de exportación de proteínas Tat. El acrónimo Tat 
procede del término inglés «twin arginine translocase», que signi-
fica traslocasa de argininas gemelas, porque las proteínas traslo-
cadas contienen una secuencia señal corta que contiene un par de 
argininas. Esta secuencia señal en una proteína plegada es reco-
nocida por las proteínas TatBC, que la transportan hasta TatA, 
el transportador de membrana. Una vez transportada al peri-
plasma mediante energía suministrada por la fuerza protonmotriz 
( Sección 3.11), una proteasa elimina la secuencia señal.
Cuatro chaperoninas clave en Escherichia coli son las proteí-
nas DnaK, DnaJ, GroEL y GroES. Las chaperoninas DnaK y DnaJ 
son enzimas dependientes de ATP que se unen a polipéptidos 
recién formados y les impiden plegarse demasiado rápido, lo 
que aumentaría el riesgo de plegamiento incorrecto (Figura 4.41). 
Si el complejo DnaKJ no puede plegarla correctamente, puede 
transferir la proteína parcialmente plegada a las dos proteínas 
multisubunidades GroEL y GroES. Primero la proteína pasa a 
GroEL, una proteína grande con forma de barril que utiliza la 
energía de la hidrólisis de ATP para plegar la proteína correc-
tamente. GroES participa en esto (Figura 4.41). Se estima que 
unas cien proteínas más o menos de los varios miles que tiene E. 
coli necesitan ayuda del complejo GroEL-GroES para plegarse, 
y de ellas, aproximadamente una docena son esenciales para la 
supervivencia de la bacteria.
Además de plegar proteínas recién sintetizadas, las chapero-
ninas también pueden volver a plegar proteínas que han sido 
parcialmente desnaturalizadas en la célula. Una proteína puede 
desnaturalizarse por muchas razones, pero a menudo es porque 
el organismo ha estado sometido temporalmente a altas tem-
peraturas. Las chaperoninas son, pues, un tipo de proteínas de 
choque térmico, y su síntesis se acelera notablemente cuando 
una célula experimenta estrés por un exceso de calor ( Sec-
ción 7.10). La respuesta al choque térmico es un intento de la 
célula por volver a plegar sus proteínas parcialmente desnatura-
lizadas para reutilizarlas antes de que las proteasas las detecten 
como incorrectamente plegadas y las destruyan para liberar sus 
aminoácidos para la síntesis de nuevas proteínas.
Secreción de proteínas
Muchas proteínas están localizadas en la membrana citoplas-
mática, en el periplasma (de las células gramnegativas) o incluso 
en el exterior de la célula. Estas proteínas tienen que llegar 
Figura 4.41 Actividad de las chaperonas moleculares. Una proteína
plegada incorrectamente puede volver a plegarse con la asistencia del 
complejo DnaKJ o del complejo GroEL-GroES. En ambos casos, la energía para 
el plegamiento procede del ATP.
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