Modificaciones Postraduccionales

Las modificaciones postraduccionales son cambios químicos covalentes que se realizan en una proteína después de su síntesis. Al añadir grupos químicos (como fosfato o cadenas de azúcar), unir otras proteínas (como la ubiquitina) o escindir la cadena, la célula puede cambiar la actividad, estabilidad, localización e interacciones de una proteína. Estas modificaciones amplían enormemente la diversidad funcional del proteoma más allá de lo que el genoma codifica directamente.

Definition

Las modificaciones postraduccionales son alteraciones covalentes de una proteína catalizadas por enzimas después de su síntesis, incluyendo la adición de pequeños grupos químicos, la unión de azúcares u otras proteínas, y la escisión proteolítica, que modulan la actividad, localización, estabilidad e interacciones de la proteína.

Scope

Este tema cubre las principales clases de modificación postraduccional, incluyendo la fosforilación, glicosilación, ubiquitinación, acetilación, metilación, lipidación y procesamiento proteolítico, y cómo regulan la función de las proteínas. Es una referencia molecular y no ofrece asesoramiento clínico.

Core questions

• ¿Cómo puede un conjunto fijo de productos génicos producir una gama mucho mayor de funciones proteicas?
• ¿Qué grupos químicos se añaden a las proteínas y a qué aminoácidos?
• ¿Cómo actúan las modificaciones reversibles como interruptores moleculares?
• ¿Cómo cambia una modificación el destino de una proteína dentro de la célula?

Key concepts

• Diversificación del proteoma
• Fosforilación (quinasas y fosfatasas)
• Glicosilación (N-unida y O-unida)
• Ubiquitinación
• Acetilación y metilación
• Lipidación
• Procesamiento proteolítico
• Modificación reversible como interruptor molecular

Mechanisms

Enzimas dedicadas unen o eliminan grupos químicos en cadenas laterales de aminoácidos específicas. La fosforilación por quinasas (y su eliminación por fosfatasas) proporciona un interruptor rápidamente reversible que alterna la actividad y la señalización. La glicosilación añade cadenas de azúcar, predominantemente en el retículo endoplasmático y el Golgi, dando forma al plegamiento, la estabilidad y el reconocimiento (Varki, 1993). La ubiquitinación une la pequeña proteína ubiquitina para marcar sustratos para destinos que incluyen la degradación (Hershko & Ciechanover, 1998). La acetilación, metilación, lipidación y el procesamiento proteolítico ajustan aún más la actividad, localización e interacciones, de modo que un único producto génico puede existir en muchas formas funcionalmente distintas (Walsh et al., 2005).

Clinical relevance

Dado que modificaciones como la fosforilación y la ubiquitinación regulan la señalización, el crecimiento y el recambio proteico, su desregulación se estudia en muchas enfermedades, y los ensayos de detección de modificaciones se utilizan en investigación y diagnóstico. Esta entrada describe los mecanismos y su significado general y no es una guía para el diagnóstico o tratamiento individual.

History

El descubrimiento de la fosforilación reversible de proteínas a mediados del siglo XX, reconocido con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1992, estableció la modificación como un mecanismo de control. La caracterización de la glicosilación y del sistema de ubiquitina (Hershko & Ciechanover, 1998) amplió el panorama, y estudios sistemáticos posteriores enmarcaron la diversidad química completa de las modificaciones como una fuente importante de complejidad del proteoma (Walsh et al., 2005).

Key figures

• Christopher Walsh
• Edmond Fischer
• Edwin Krebs
• Aaron Ciechanover
• Avram Hershko

Seminal works

• walsh-2005
• hershko-1998

Frequently asked questions

¿Por qué son importantes las modificaciones postraduccionales si el gen ya especifica la proteína?

El gen especifica la secuencia de aminoácidos, pero las modificaciones cambian lo que hace esa proteína, a dónde va y cuánto dura. Permiten que un producto génico adopte muchas formas funcionales y responda rápidamente a las señales.

¿Son permanentes las modificaciones postraduccionales?

Muchas son reversibles. La fosforilación, por ejemplo, puede añadirse y eliminarse, actuando como un interruptor, mientras que otras, como la escisión proteolítica, no se revierten.