Significado de Proteasoma

Los proteasomas están presentes en el citoplasma y núcleo de las células eucariotas, es decir, en todas las células animales y vegetales estudiadas hasta ahora, más allá de ciertas primitivas conocidas como arqueobacterias.

Desempeñan un papel importante en la fisiología celular, más precisamente en la regulación de la división celular .
Se definen como complejos de varias proteasas, que digieren proteínas endógenas, es decir, sintetizadas dentro de las células.

Este gran complejo proteolítico es capaz de hidrolizar los enlaces peptídicos existentes en las proteínas, favoreciendo su degradación y alterando así la organización de las células.

Estructura y Actividad

En 1942, Schoenheimer, utilizando marcaje radioisotópico, descubrió que las proteínas se sintetizan y degradan constantemente dentro de las células.

Posteriormente, la arquitectura molecular de los proteasomas se determinó por Baumeister, mediante tomografía electrónica y X- ray cristalografía . Tras el descubrimiento, se constató la importancia de la acción de este complejo enzimático en la regulación de la división celular.

La acción del proteasoma depende del ATP, ya que necesita energía para destruir proteínas, y también es específica, ya que estas proteínas están marcadas para su destrucción.

La degradación de estas proteínas es importante para que no haya un exceso de enzimas y otras proteínas dentro de las células.

Asimismo, la acción tiene como objetivo destruir proteínas con errores de síntesis o dañadas, así como proteínas codificadas por virus, ya que serían utilizadas en la fabricación de nuevos virus .

El retículo endoplásmico (RE) tiene un sistema de vigilancia de proteínas que no han plegado.

La función biológica de una proteína está determinada por su correcto plegado, donde al plegarse y enrollarse, adquiere su forma tridimensional específica.

El ER es capaz de detectar fallas en este proceso y transportar estas proteínas al citoplasma, donde serán degradadas por el proteasoma.

La acción de los proteasomas se diferencia de la de los lisosomas en algunos aspectos, ya que los lisosomas no consumen energía para la degradación de las proteínas y, la actividad de los proteasomas se realiza de forma individual sobre las proteínas, mientras que los lisosomas actúan sobre todo el material introducido en la célula, o actúa sobre orgánulos.

Los proteasomas son estructuras proteicas grandes con forma de barril formadas por cuatro anillos superpuestos.

El cilindro central es hueco, llamado proteasoma central 20S, donde se asocian varias subunidades de proteínas, formando un tubo de cuatro anillos heptaméricos.

Algunas de estas subunidades son enzimas, donde se ubican los sitios de la proteasa activa, mirando hacia la cara interna del cilindro, lo que evita que el proteasoma actúe de forma descontrolada sobre la célula.

En cada extremo de este cilindro hay un gran complejo proteico, llamado casquete o casquete 19S, que contiene un anillo proteico a través del cual se introducen las proteínas diana y llegan al proteasoma central, donde se degradan.

Esta compleja estructura asegura que el sustrato, una vez adherido al proteasoma,

Sistema Ubiquitina-Proteasoma

Si el proteasoma 20S central es el núcleo proteolítico, el casquete 19S actúa como una puerta al núcleo, donde solo pueden entrar las proteínas marcadas para la destrucción. Este marcado se realiza mediante un enlace covalente con una pequeña proteína llamada ubiquitina, compuesta por 76 aminoácidos.

En este mecanismo, la molécula de ubiquitina se une a un residuo del aminoácido lisina, en la proteína que sufre degradación, y otras moléculas de ubiquitina finalmente se unen a la primera, formando un complejo que puede ser reconocido por el casquete 19S.

Luego, la molécula de proteína se lleva al núcleo proteolítico, con consumo de ATP, donde se une al sitio activo y se degrada en péptidos con aproximadamente ocho aminoácidos cada uno, y regresa al citoplasma .

Estos péptidos pueden ser degradados por enzimas presentes en el citoplasma o sufrir otros destinos.

Las moléculas de ubiquitina involucradas en el proceso se liberan, por lo que se pueden volver a utilizar.