Modificaciones Postraduccionales y Secresión
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Protenas: El camino secretorio y
modificaciones postraduccionales
Gentica Molecular - 2016 Universidad de Morn
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Modificaciones postraduccionales
Una modificacin postraduccionalde una protena es un
cambio qumico ocurrido en sta despus de su sntesis. Las
modificaciones postraduccionales ocurren mediante cambios
qumicos de los aminocidos que constituyen las protenas y
pueden ser de muchos tipos.
Funcin:
Regulacin de la actividad, estructura, estabilidad y vida media
de una protena
Interaccin con otras protenas
Localizacin celular
>200 tipos: gran variabilidad
presentes en el 80% de las protenas de eucariotas: altafrecuencia
Cada modificacin ocurre en un aminocido determinado y a
veces hay otros aminocidos alrededor que determinan que exista
o no (-> secuencias consenso)
=> Se pueden predecir bioinformticamente los tipos de
modificaciones que una protena puede sufrir
Modificaciones postraduccionales
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Las modificaciones postraduccionales aumentan significativamente la
complejidad del proteoma
Tipos de modificaciones postraduccionales
1. Formacin de enlaces covalentes:
- Puentes disulfuro entre Cys
- Unin de pequeas molculas
- Fosforilacingrupos fosfato
- O- y N-glicosilacinmonosacridos
- Hidroxilacin
grupos hidroxilo (-OH)- Acilacingrupos acilo
- Metilacingrupos metilo (-CH3)
- Amidacingrupos amida
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2. Ruptura de enlaces covalentes
- Clivaje de pptido seal
- Proteolisis: escisin de un fragmento proteico (lleva normalmente a la
activacin de la protena). Puede ser autoprotelisis o por accin de una
enzima
Ejemplo: Procesamiento postraduccional de cisteina proteasas: La protena se
sintetiza como un pre-propeptido, que incluye una regin inhibidora (no hay
actividad enzimatica). La protena madura es activa porque se separa por
autoprotelisis de la regin inhibidora
inhibitor mature peptidase
propeptide
Cisteina proteasa del hemoparasito Babesia ovis
Identificacin de las modificaciones postraduccionales
Secuencias consenso-> Prediccin bioinformtica
Herramientas bioinformticas para predecir modificaciones postraduccionales
Bases de datos & software: ExPASy the proteomic server, PFAM, SMART, ELM,
UNI-PROT, etc
Espectrometra de masas
Especialmente en combinacin con 2D SDS-PAGE, digestiones y HPLC
Incorporacin de grupos marcados radiactivamente
Anticuerpos especficos
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Ejemplo de modificacin postraduccional:
N-glicosilacin
- La modificacin postraduccional ms importante y ms compleja
- Adicin de unidades glucdicas: manosa, galactosa, fucosa, etc.
- Muy frecuente en protenas extracelulares de membrana plasmtica o secretadas
- Ocurre en el reticulo endoplsmico rugoso pero puede continuar en el Golgi
- Cada organismo tiene un patrn de N-glicosilacin particular, determinado por la
dotacin de enzimas glicosiltransferasas codificadas en su genoma
Importancia de la N-glicosilacin
Aumenta la solubilidad de la protena
Aumenta la vida media de las protenas secretadas=>proteccin contra proteasas
y otras enzimas proteolticas
Reconocimiento celular por protenas de membrana
Marcador especfico de tejidos
Desarrollo de tejidos y modificacin de seales extracelulares
Soporte estructural- Proteoglucanos de la matriz extracelular
Sobre Asn
Secuencia consenso : N-X-T/S/C; XPro =>prediccin bioinformtica
Ncleocomn para todas las N-glicosilaciones: NAcGlc2Man3
Reconocido por las lectinas y por las N-glicanasas (PNGaseF)
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Pasos de la N-glicosilacin en levaduras
Precursores tanto para N como para O-glicosilacin: nucletidos de
azcar (mono o di-P)
La existencia de los nucletidos de azcar fue descripta por primera vez por el
investigador argentino Luis Federico Leloir, premio Nobel de Qumica (1970).
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- Vesculas conteniendo protenas N-
glicosiladas van a Golgi
- En las tres distintas partes del aparato de
Golgi (cis, medio y trans) hay diferentes
enzimas y ocurren distintastransformaciones a los azucares ->
funcionan como tres organelas individuales
- Pueden removerse y agregarse azucares
aumentando la complejidad de los N-
glicanos
Ejemplo de modificacin de N-
glicano en el aparato de Golgi
de vertebrados
Si las reacciones no se producen, el
resultado sern azucares altos en manosas
Man8(GlcNAc)2o Man5(GlcNAc)2
- El procesamiento de estos glicanos varia entre especies
- Por ej. la mayoria de los mamiferos (no los humanos y otros primates)
agregan una galactosa en lugar de un acido sialico, formando un extremo
Gal-Gal
- Humanos tienen anticuerpos contra el discarido Gal-Gal que es comun en
bacterias
- Dos consecuencias:
- Transplantes de organos desde mamiferos no primates (por ej. cerdo) a
humanos: provoca rechazo por reaccion de anticuerpos con el epitope
Gal-Gal- Protenas recombinantes para tratamientos terapeuticos en humanos
producidas en mamferos no primates pueden ser rechazadas por la
misma razn
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Ejemplo de modificacin postraduccional:
O-glicosilacin
Gal = galactosa
NANA = acido silico
GalNAc = N-acetil galactosamina
Estructura tpica de un O-glican: unido por N-acetil galactosamina al grupohidroxilo de una serina o treonina de la protena
La GalNac se agrega a la proteina en el RE rugoso o en la cisterna cis del aparato de
Golgi. Luego se agregan otros azcares, uno por vez, en el Golgi trans. Intervienen
glicosiltransferasas especificas (tanto para el azcar que agregan como para el azcar al
que lo unen)
Azucares que determinan grupos sanguneos: presentes en lpidos y protenas de la
superficie de glbulos rojos y otras clulas. En el caso de protenas es una O-
glicosilacin (estan unidos a serina o treonina). En su sntesis intervienen
glicosiltransferasas: personas con distintos grupos sanguineos tienen distintas
dotaciones de estas enzimas
Todos los humanos
tienen las enzimas para
sintetizar el antigeno O
Los de tipo A tienen una
glicosiltransferasa extra
que agrega una N-
acetilgalactosamina
Los de tipo B tienen una
glicosiltransferasa extra que
agrega una galactosa
Los AB tienen ambas
enzimas y producen
ambos tipos de
antgenos
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Tipo sanguneo Antgenos en los
glbulos rojos
Anticuerpos en
suero
Puede recibir
sangre tipo:
A A Anti-B A and O
B B Anti-A B and O
AB A and B None All
O None Anti-A and anti-B O
Importancia de la presencia/ausencia de glicosiltransferasas especificas para
transfusiones de sangre: los individuos que no sintetizan por ej. antigeno A (tipo
sanguineo 0 o B) van a tener normalmente anticuerpos contra este en su sangre ->
rechazan sangre tipo A
Ejemplo de modificacin postraduccional: Fosforilacin
La fosforilacin ocurre en residuos de serina, treonina o tirosina y es
catalizada por una protein quinasa, con gasto de ATP
Est asociada a la activacin de una funcin (por ej. enzimtica) y la reaccin
inversa (defosforilacin, a cargo de una fosfatasa) da lugar a desactivacin
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Ejemplo de modificacin postraduccional: Fosforilacin
La fosforilacin y desfosforilacin sucesiva de protein quinasas en una
clula da lugar a cascadas de sealizacin
Ejemplo de modificacin postraduccional: Fosforilacin
La protena finalmente activada luego de una cascada de fosforilacin puede ser
una enzima que pasa a ser activa y cataliza una reaccin enzimtica; o un factor
de transcripcin que al fosforilarse puede unirse al ADN y activar la expresin de
un gen
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Como sabe la clula si la protena es de secrecin o si debe ir por ej. a un
lisosoma: combinacin de modificaciones postraduccionales
Una enzima (GlcNAc fosfotransferasa) que reconoce motivos presentes en la enzima
lisosomal (signal sequences) agrega una GlcNAc-P a una o mas manosas del N-
glicano en el Golgi. Luego otra enzima (fosfodiesterasa) cliva a la GlcNAc, quedamanosa fosforilada (Man-P).
Man-P es reconocida por un receptor (receptor Man-6-P) que dirige a la protena hacia
los lisosomas (la via de la Man-6-P: ver diapositiva siguiente).
Via de la Man-6-P
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https://www.youtube.com/watch?v=rTJoSSxG2sg
https://www.youtube.com/watch?v=u38LjCOvDZU