Inactivación y Degradación Enzimática
La inactivación y degradación enzimática son los procesos mediante los cuales una célula finaliza la actividad de una enzima, ya sea por la pérdida de su estado funcional o por su destrucción física. Junto con la síntesis, la degradación regulada establece la cantidad en estado estacionario de cada enzima y proporciona una capa de control más lenta pero decisiva, más allá de la inhibición reversible.
Definition
La inactivación enzimática es la pérdida de la función catalítica de una enzima debido a desnaturalización, modificación covalente o daño; la degradación enzimática es la destrucción proteolítica regulada de la proteína enzimática, lo que disminuye su concentración celular.
Scope
Esta entrada abarca la pérdida de actividad a través de la desnaturalización y la modificación covalente, así como el recambio regulado de enzimas por sistemas proteolíticos intracelulares, principalmente la vía ubiquitina-proteasoma. Es una referencia bioquímica, no una guía clínica.
Core questions
- ¿Qué distingue la pérdida de actividad (inactivación) de la destrucción física (degradación)?
- ¿Cómo marca selectivamente la célula a enzimas específicas para su degradación?
- ¿Cómo establece el recambio regulado la cantidad de una enzima presente en estado estacionario?
Key concepts
- Inactivación vs. degradación
- Desnaturalización y daño covalente
- Marcaje con ubiquitina
- Proteasoma 26S
- Vida media y recambio enzimático
- Concentración enzimática en estado estacionario
Key theories
- Sistema ubiquitina-proteasoma de degradación selectiva
- Las proteínas destinadas a la destrucción son marcadas covalentemente con cadenas de ubiquitina por una cascada de enzimas activadoras, conjugadoras y ligasas, y luego son reconocidas y degradadas por el proteasoma 26S; esto proporciona un control selectivo y regulado de los niveles enzimáticos celulares.
Mechanisms
Una enzima puede perder actividad sin ser destruida, por ejemplo, a través de la desnaturalización, la oxidación o la modificación covalente en el sitio activo, superponiéndose esta última con la inhibición irreversible (Kitz & Wilson, 1962). Aparte de esto, la degradación regulada elimina la proteína enzimática en sí misma: en eucariotas, la ruta principal es el sistema ubiquitina-proteasoma, en el cual una cascada de enzimas E1 activadoras, E2 conjugadoras y E3 ligasas une cadenas de ubiquitina a una diana, marcándola para su reconocimiento e hidrólisis por el proteasoma 26S (Hershko & Ciechanover, 1998; Glickman & Ciechanover, 2002). Dado que el nivel en estado estacionario de una enzima refleja el equilibrio entre síntesis y degradación, controlar su vida media es un medio potente para regular la actividad en un rango de minutos a horas (Cornish-Bowden, 2012).
Clinical relevance
La degradación proteica regulada rige la abundancia de muchas enzimas y proteínas reguladoras, y la vía ubiquitina-proteasoma es el objetivo de estrategias terapéuticas establecidas y emergentes; comprender el recambio aclara por qué la cantidad de enzima, y no solo su actividad, puede ser un punto de control (Glickman & Ciechanover, 2002). Esta entrada describe la biología con fines de referencia y educación y no proporciona consejos de tratamiento.
History
Aunque la pérdida de actividad enzimática por desnaturalización y daño covalente fue reconocida durante mucho tiempo, la base molecular de la degradación proteica regulada y selectiva surgió del trabajo sobre el sistema de ubiquitina a finales del siglo XX, revisado exhaustivamente por Hershko y Ciechanover en 1998 (Hershko & Ciechanover, 1998) y por Glickman y Ciechanover en 2002 (Glickman & Ciechanover, 2002). Esto estableció la degradación como un proceso regulador deliberado en lugar de una mera eliminación.
Key figures
- Avram Hershko
- Aaron Ciechanover
- Michael H. Glickman
- Irwin B. Wilson
Related topics
Seminal works
- hershko-ciechanover-1998
- glickman-ciechanover-2002
Frequently asked questions
- ¿Cuál es la diferencia entre inactivación enzimática y degradación enzimática?
- La inactivación es la pérdida de la función catalítica mientras la proteína aún puede estar presente (por ejemplo, por desnaturalización o modificación covalente); la degradación es la ruptura real de la proteína enzimática, lo que reduce su cantidad en la célula.
- ¿Cómo elige la célula qué enzimas degradar?
- Las proteínas diana son marcadas selectivamente con cadenas de ubiquitina por enzimas ligasas específicas, y esta marca es reconocida por el proteasoma 26S, que luego degrada la proteína marcada.