7.19F: Degradación proteolítica

La degradación proteolítica, o proteólisis, es un factor clave que controla la concentración y función de las proteínas.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Describir la degradación de proteínas

Conclusiones clave

Puntos Clave

• El principal mecanismo de degradación proteolítica utilizado por la célula, es a través de la vía proteasomal. Las proteínas que se degradan a través del complejo proteasomal se etiquetan mediante la adición de una señal de ubiquitina.
• Un mecanismo adicional utilizado para la degradación proteolítica es a través de la vía lisosómica. El lisosoma contiene proteasas que se dirigen a las proteínas para su degradación.
• La proteólisis es necesaria para controlar la concentración de proteínas y prevenir la acumulación anormal.
• Tras la degradación de las proteínas, los aminoácidos son típicamente reutilizados y reciclados para la síntesis de nuevas proteínas.

Términos Clave

• ubiquitina: Una pequeña secuencia proteica reguladora que dirige las proteínas a compartimentos específicos dentro de la célula. Específicamente, una etiqueta de ubiquitina dirige la proteína a un proteasoma, que destruye y recicla los componentes.
• proteasas: Una clase de enzimas que pueden escindir proteínas.

Figura: El Proceso de Degradación de Proteínas en un Proteosoma: Esquema de la vía de degradación proteolítica que utiliza complejos proteasomales. La proteína está etiquetada con varias señales de ubiquitina que se dirigen al proteasoma. Una vez que la proteína llega al proteasoma, la proteína se degrada en sus aminoácidos que luego se reutilizan para la síntesis de nuevas proteínas.

La degradación proteolítica es necesaria en la regulación de los procesos y funciones celulares. La descomposición de las proteínas en polipéptidos más pequeños, o sus respectivos aminoácidos, son necesarios para la homeostasis metabólica y celular. Los polipéptidos se descomponen comúnmente a través de la hidrólisis de los enlaces peptídicos mediante la utilización de una clase de enzimas llamadas proteasas. Sin embargo, la degradación proteolítica también puede ocurrir utilizando diversos mecanismos, incluyendo la digestión intramolecular y métodos no enzimáticos. Los mecanismos de degradación proteolítica son necesarios para obtener aminoácidos a través de la degradación de proteínas digeridas, evitando la acumulación o concentraciones anormales de proteínas, y regulando los procesos celulares mediante la eliminación de proteínas que ya no son necesarias.

Los proteasomas son complejos proteicos que funcionan en la degradación de proteínas innecesarias o dañadas a través de la proteólisis. Los proteasomas son un componente importante de un mecanismo complejo y altamente regulado. El proteasoma es capaz de degradar proteínas en base a la presencia de una proteína ubiquitina. Esta secuencia de ubiquitina es una modificación de proteínas que son objeto de degradación. El reconocimiento de esta señal de ubiquitina por el proteasoma da como resultado la degradación de la proteína en sus aminoácidos, que luego se reciclan y reutilizan para la síntesis de nuevas proteínas. La vía de degradación proteasómica es la vía principal utilizada para asegurar la degradación proteolítica. Es necesario para que la homeostasis funcione en el control del ciclo celular y la expresión génica, por ejemplo.

Además de los complejos proteasomales, también se utilizan el orgánulo, los lisosomas para asegurar la degradación proteica. El proceso intracelular que utiliza lisosomas implica autofagia. La vía lisosómica, en comparación con la vía proteasomal, es típicamente no selectiva. El lisosoma contiene proteasas que son capaces de apuntar y degradar proteínas.