el proteosoma

EL PROTEOSOMA
JD. Franco, E. Fagundo, R. Gómez-Antúnez, A. Gómez-Domínguez
ESTRUCTURA, FUNCIONES y CATÁLISIS
El proteosoma es un complejo macromolecular compuesto por 2 complejos estructurales
distintos que a su vez se componen de múltiples subunidades protéicas. Sirve para degradar
proteínas de forma selectiva, asociadas al complejo de señalización de ubiquitina.
Su tamaño: 15 nm de longitud y 12 nm de diámetro.
Entre otras funciones: destruyen proteínas malformadas, papel regulador como parte del
sistema ubiquitina, diferenciación celular, sistema inmunológico (inmunoproteosoma), regula el
ciclo celular, defensa contra toxinas, asociada a la hidrólisis de ATP, maquinaria degradativa de
proteínas.
Hay tres tipos de proteosomas funcionales: el proteosoma 26S, el proteosoma 30S, y el
inmunoproteosoma, que se diferencian básicamente en el tipo de subunidad reguladora y en el
número de éstas (19S en el caso de proteosomas 26S y 30S; y 11s en el caso del
inmunoproteosoma)..
El proteosoma está constituido por un complejo estructural 20S y
α
por otros reguladores también llamados CAP (19S;11S).
El complejo 20S está formado por 4 anillos: 2 alpha y 2 betas,
que dejan 3 espacios o cámaras internas entre ellos (precámara,
camara de reacción y postcámara). Los anillos alpha y beta están,
a su vez, formados por 7 subunidades cada uno de ellos. En la
cámara de reacción, cada subunidad beta deja su extremo amino
con una Thr muy reactiva hacia el interior de la cámara, que es el
residuo que lleva a cabo la degradación de proteínas.
β
β
α
El complejo 19S es un complejo regulador de la degradación
de proteínas, que se compone de un dominio lid (interviene en
rutas que mantienen estable la integridad del núcleo, tiene
subunidades receptoras de ligandos especificos para distintas
rutas metabólicas, y ayuda en el proceso de
desubiquitinización) y un dominio base (contiene todas las
ATPasa del proteosoma –ya que degradar proteínas cuesta
energía-, contiene subunidades que
ayudan a desplegar las proteínas, y
tiene zonas de unión a ubiquitina).
El proceso catalítico de degradación
comienza con la imprescindible ruta
de la poliubiquitinización de la
proteína diana. La proteína diana se
une
covalentemente
a
varias
ubiquitinas (mediado por la enzima
E1,E2, y E3) y ésta es la señal para que
vaya al proteosoma. Una vez aquí, la
proteína es desplegada y se inicia el
proceso de traslocación al interior del
proteosoma, donde comenzará el proceso
de degradación, que se fundamenta en un
ataque nucleofílico del –OH de los
residuos de Thr a la proteína diana,
liberando los oligopéptidos mediante
ataques nucleofílicos e hidrólisis sucesivas.
Así, se van liberando los aminoácidos en
forma de oligopéptidos.
La morfogénesis del proteosoma se produce mediante la unión de los precursores alpha y beta,
2 a 2 (heterodímeros), formando medioproteosomas, y su posterior agregación con otro
medioproteosoma para formar el holoproteosoma, que tras unirse al CAP 19S o 11S se
convierten en proteosomas o inmunoproteosomas funcionales.
PATOLOGÍAS DERIVADAS DEL MALFUNCIONAMIENTO DEL
PROTEOSOMA
Las patologías derivadas del malfuncionamiento del proteosoma se pueden clasificar
básicamente en dos tipos:
• Por un lado, la inhibición o malfuncionamiento de éste, que lleva a la acumulación de
proteínas poliubiquitinizadas que deberían ser degradadas, y que se asocian formando
complejos hidrofóbicos que se conocen como placas amiloideas (SAP). Esto da lugar a
enfermedades como, entre otras, el Parkinson, Corea de Huntington, Ataxias, Alzheimer, etc...
• Por otro lado, tenemos la sobreexpresión del proteosoma, que lleva al descontrol de la
regulación en el ciclo celular, dando lugar a procesos oncológicos (Cáncer).
El proteosoma actuaría aquí a tres niveles:
• Ciclinas (Ciclina B): destruyendo y generándose continuamente ciclina B del MPF1, con lo
que la mitosis se daría continuamente. Una inhibición farmacológica muy selectiva del
proteosoma podría inhibir ésta división contínua e inducir a la apoptósis de estas células.
• CDK (p21 y p27): Con los CDK-Inhibidores p21 y p27, que son continuamente degradados
por sobreexpresión del proteosoma, impiden que este punto de control regule la mitosis.
Una inhibición del proteosoma podría dejar libres p21 y p27 que degradaría las CDK,
impidiendo la formación del MPF e induciendo la apoptósis.
• La regulación de factores de supervivencia (IkB y NFkB): Cuando estresamos los
tumores con quimioterapia o radioterapia, las células cancerosas ubiquitinizan el dímero
IkB-NFkB, para destruir selectivamente el IkB, que libera el factor de transcripción NFkB,
que va al núcleo, y transcribe y produce señales de supervivencia (IL-3, IL-6, VCAM-1,
VEGF) que hacen resistente a la célula cancerosa ante estas terapias. Una inhibición del
proteosoma impediría la destrucción de IkB, con lo que NFkB no se separaría y no liberaría
los factores de supervivencia, entrando en apoptósis ante estos mecanismos de estrés.
CONCLUSIÓN: Se ha comprobado así que la inhibición del proteosoma sería una buena
medida en la lucha contra el cáncer, y hacia ésta dirección apuntan los últimos descubrimientos
e investigaciones científicas.
1
MPF: Factor promotor de la Mitosis