BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR HIDROXILACION DE PROTEINAS

MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES

HIDROXILACION DE PROTEINAS

ALEXANDER MOSQUERA CÓRDOBA

PAULA ANDREA ROMÁN SÁNCHEZ

DEYSI PAOLA HENAO VARELA

LEIDY JOHANNA LEZCANO LOPERA

PRESENTADO A

CLAUDIA VIVIANA BARBOSA

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS Y ALIMENTARIAS

QUIMICA FARMACEUTICA

BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

2017

HIDROXILACIÓN

FUNDAMENTO

La hidroxilación es una reacción química en la que se introduce un grupo hidroxilo (OH) en un compuesto reemplazando un átomo de hidrógeno, oxidando al compuesto. Es una Adición covalente y modificación enzimática intencional de proteínas que expanden las capacidades metabólicas y de señalización de los organismos.

En bioquímica, las reacciones de hidroxilación son facilitadas por enzimas llamadas hidroxilasas. La hidroxilación de proteínas se lleva a cabo intracelularmente y ocurre generalmente en residuos de prolina, lisina y glicina, llamadas C- Hidroxilación ya que agrega un OH a un carbono de la molécula; existe también la S hidroxilación el cual consiste en agregar un OH a un azufre del residuo cisteína. Generalmente dependen de enzimas específicas identificadas como prolil hidroxilasa y lisil hidroxilasa que son dioxigenasas que utilizan oxígeno molecular; y de un cofactor que es la vitamina c.

Las proteínas hidroxiladas más importantes son los colágenos. 

[pic 1][pic 2]

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FUNCIÓN DE LA HIDROXILACIÓN

La hidroxilación es esencial para la funcionalidad y estabilidad de las proteínas, y más en la célula eucariótica. Cada compartimento subcelular requiere proteínas diferentes, que no se sintetizan en él, para sus variadas funciones: actividad catalítica en todas las vías metabólicas, papel estructural en la membrana celular, transporte o almacén de moléculas e iones, función motora muscular, transmisión de señales intra- e intercelular, regulación de la expresión génica, etc.

Parece ser que estas hidroxilaciones son útiles para la formación de puentes de hidrógeno intercatenarios que ayudan a la estabilidad de la superhélice, resultado esencial para las correctas propiedades del colágeno como proteína fibrosa.

PROCESO BIOQUÍMICO

La clave del proceso por el que las proteínas se dirigen a su localización son señales de clasificación o secuencias señal que forman parte de la proteína naciente y dirigen la distribución de la molécula hacia distintos compartimentos de la célula.

La señal de localización para las proteínas que deben secretarse es habitualmente una secuencia peptídica corta en el extremo N-terminal del polipéptido recién sintetizado, que se denomina secuencia señal o de etiquetado, etiqueta, péptido señal o secuencia líder (por su posición al comienzo de la cadena). Consta de uno o más residuos con carga positiva (Lys o Arg), seguidos de entre 5 y 15 aminoácidos hidrófobos y de unos pocos residuos relativamente polares y de cadena corta, en especial Gly y Ala.[pic 3]

Figura 2. Ejemplo secuencia señal de la insulina

ENTRADA DE LA PROTEÍNA AL LUMEN DEL RER.

La hidroxilación se da en el retículo endoplásmico rugosa (RER), específicamente en el lumen (espacio interior del RER).

1. Primer proceso de unión: la secuencia señal se sintetiza pronto tras el comienzo de la traducción, por estar situada en el extremo amino del polipéptido naciente, y emerge del ribosoma cuando el polipéptido alcanza unos 70 aminoácidos de longitud. Entonces rápidamente la reconoce un complejo proteico citosólico llamado partícula de reconocimiento de la señal (SRP), también llamada RNA 7SL, es una ribonucleoproteína formada por 6 polipéptidos y una molécula de RNA; es la responsable directa del reconocimiento de la secuencia señal.

2. Segundo proceso de unión: la unión de la SRP provoca una detención temporal de la elongación del polipéptido en el ribosoma, hasta que el complejo anterior (mRNA:ribosoma:aa-tRNA:polipéptido naciente:SRP) contacta con la superficie citosólica del RER, donde la SRP es reconocida y se une a una proteína integral de la membrana del RER, denominada proteína receptora de SRP (SRP-R) o proteína de anclaje. Como resultado, todo el complejo queda fijado fuertemente al RER. El receptor de SRP es una proteína heterodimérica con la capacidad de unir GTP y de catalizar su hidrólisis (actividad GTPasa). La forma con GTP unido es la que interacciona con la SRP, mientras que al hidrolizarlo a GDP pierde afinidad y se libera la SRP.

3. Tercer proceso de unión: el complejo ha quedado dispuesto sobre el RER de tal forma que se favorece su interacción con otra proteína integral de la membrana, situada en una posición vecinal a SRP-R. Esta nueva proteína recibe el nombre de proteína receptora del ribosoma o riboforina porque su misión es, precisamente, la de reconocer la subunidad mayor del ribosoma que forma parte del gran complejo y conducir el polipéptido naciente al interior del RE. Como consecuencia de este ‘‘anclaje’’ ocurre lo siguiente:

1. La subunidad a de SRP-R hidroliza el GTP unido.

1. Se disocia la SRP, quedando disponible en el citosol para volverse a emplear (‘‘ciclo de la SRP’’).

1. Al liberarse la SRP se elimina la inhibición de la traducción, es decir, se reanuda la síntesis proteica, ahora ya dirigida hacia el lumen del RER.

1. En la riboforina se abre un ‘‘canal de translocación’’ que permite la entrada en el lumen de la cadena polipeptídica creciente. De ahí los nombres alternativos de translocasa para la riboforina y de complejo de translocación para el complejo que se formó.

4. En la cara luminal del RER, asociada a la porción interior de las riboforinas del poro, se encuentra una nueva proteína integral de membrana llamada peptidasa de la señal, pues escinde la péptida señal, separándolo del resto del polipéptido. Una vez liberado, aquél se degrada hasta aminoácidos.

5. La finalización de la síntesis en el lumen del RER, con liberación de la proteína, tendrá lugar cuando el extremo carboxilo del polipéptido haya pasado a través de la membrana del RER. El ribosoma se disocia entonces del RER y se desorganiza todo el complejo de traducción para volver a reciclarse.

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