Modificaciones Postraduccionales y Secresión

7/26/2019 Modificaciones Postraduccionales y Secresin

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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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La fosforilacin y desfosforilacin sucesiva de protein quinasas en una

clula da lugar a cascadas de sealizacin


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

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