Modificaciones postraduccionales

Etapas principales de la maduración de la molécula proteica

Inmediatamente después de terminar la traducción, la cadena polipeptídica recién sintetizada es solo una secuencia lineal de aminoácidos. Para comenzar a realizar sus funciones biológicas, la proteína se somete a una serie de transformaciones:

• Plegamiento. Es el proceso de formación de la estructura espacial única de la molécula. Un papel clave aquí lo desempeñan proteínas especializadas: las chaperonas. No solo ayudan al polipéptido a plegarse en la conformación funcionalmente activa correcta, sino que también previenen interacciones no deseadas con otras moléculas.
• Proteólisis parcial. En muchos casos, la cadena primaria se sintetiza con un «exceso». La proteólisis parcial consiste en la escisión (eliminación) enzimática de una parte específica de la cadena polipeptídica, lo que a menudo sirve como desencadenante para activar una enzima o una hormona.
• Formación de enlaces disulfuro. Se produce una unión covalente específica entre los radicales del aminoácido cisteína. Estos puentes fuertes son fundamentales para mantener y estabilizar la estructura terciaria de la proteína.
• Adición de grupos prostéticos. Algunas proteínas requieren componentes no proteicos para su función (por ejemplo, iones metálicos, vitaminas o moléculas orgánicas complejas). La adición de dichos grupos prostéticos hace que la proteína sea plenamente funcional.
• Formación de estructuras oligoméricas. Si la proteína funcional debe constar de varias subunidades (tener estructura cuaternaria), se produce su unión. Este proceso de ensamblaje también se lleva a cabo con la participación directa de las chaperonas.

Modificaciones químicas de los residuos de aminoácidos

Además del cambio en la longitud de la cadena y su plegamiento espacial, la maduración proteica incluye modificaciones químicas puntuales en los aminoácidos ya incorporados. Esto permite dotar a la molécula de nuevas propiedades químicas y adaptarla a funciones específicas.

Los tipos principales de estas modificaciones incluyen:

1. Carboxilación: adición de un grupo carboxilo.
2. Fosforilación: unión de un residuo de ácido fosfórico (mecanismo fundamental en la regulación de la actividad enzimática).
3. Yodación: incorporación de átomos de yodo (característica de las hormonas tiroideas).
4. Hidroxilación: adición de un grupo hidroxilo (-OH).
5. Acilación: introducción de un residuo de acilo (ácido).
6. Glicosilación: unión de componentes hidrocarbonados con la formación de glicoproteínas.

Ejemplos de cambios postraduccionales: del precursor a la forma activa

Veamos cómo cambian las características de las cadenas polipeptídicas utilizando ejemplos de proteínas fundamentales del organismo.

1. Insulina

• Inmediatamente después de la traducción: se sintetiza como una única cadena polipeptídica larga, el preproinsulina, compuesta por 104 residuos de aminoácidos.
• Molécula funcionalmente activa: tras la proteólisis parcial, se convierte en una estructura de dos cadenas polipeptídicas cortas (una contiene 21 y la otra 30 residuos de aminoácidos). Las cadenas están unidas de forma segura por enlaces disulfuro (-S-S-): hay dos enlaces intercatenarios y uno intracatenario.

2. Hemoglobina A (HbA)

• Inmediatamente después de la traducción: se forman dos cadenas no idénticas ($\alpha$ y $\beta$). En esta etapa contienen una mayor cantidad de residuos de aminoácidos que los protómeros en la proteína eritrocitaria «madura».
• Molécula funcionalmente activa: constituye una partícula casi esférica perfecta. Consta de cuatro protómeros ($2\alpha$ y $2\beta$), cada uno de los cuales está fuertemente unido a su grupo prostético: el hemo.

3. Tropocolágeno I

• Inmediatamente después de la traducción: se sintetizan tres cadenas separadas que son significativamente más largas que las cadenas polipeptídicas del colágeno maduro. Contienen una gran cantidad de residuos estándar de prolina (Pro), lisina (Lys) y glicina (Gly).
• Molécula funcionalmente activa: se forma una proteína fibrilar clásica (perteneciente a las glicoproteínas). Las tres cadenas se entrelazan formando una superhélice dextrógira fuerte. Como resultado de modificaciones específicas (hidroxilación), la proteína madura contiene numerosos residuos de hidroxiprolina y hidroxilisina.

En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Mecanismos de acción de las chaperonas y chaperoninas en el plegamiento
• Enzimas que catalizan modificaciones químicas de aminoácidos
• Patologías asociadas a alteraciones en el plegamiento de proteínas (amiloidosis, enfermedades priónicas)
• Papel de la vitamina C en la hidroxilación de la prolina durante la síntesis de colágeno
• Proceso de escisión del péptido señal durante la translocación de proteínas

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Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.