KDEL (secuencia de aminoácidos)

KDEL es una secuencia de péptidos diana en mamíferos y plantas [1] [2] ubicada en el extremo C-terminal de la estructura de aminoácidos de una proteína . La secuencia KDEL evita que una proteína sea secretada por el retículo endoplásmico (RE) y facilita su retorno si se exporta accidentalmente.

Una proteína con un motivo KDEL funcional se recuperará del aparato de Golgi mediante transporte retrógrado a la luz del RE. [3] También se dirige a proteínas de otras ubicaciones (como el citoplasma ) al ER. Las proteínas solo pueden salir del RE después de que esta secuencia se haya cortado.

La abreviatura KDEL está formada por las letras correspondientes a cada aminoácido. Este sistema de letras fue definido por la IUPAC y la IUBMB en 1983, y es el siguiente:

Por lo tanto, la secuencia KDEL en código de tres letras es: Lys - Asp - Glu - Leu .

La proteína residente soluble permanecerá en el RE siempre que contenga una secuencia señal KDEL en el extremo C-terminal de la proteína. Sin embargo, dado que la gemación de vesículas es un proceso tan dinámico y hay una alta concentración de proteínas solubles en el RE, las proteínas solubles se transportan inadvertidamente al cis-golgi a través de vesículas recubiertas de COPII . El mecanismo de transporte de las proteínas que contienen la secuencia señal KDEL es facilitado por los receptores KDEL unidos a las vesículas COPII y COPI .

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Arriba hay un video de células HeLa que se trataron con 160 μg / ml de eGFP-RTA. El video comienza 30 minutos después del tratamiento con toxinas, 45 cuadros / hora.    [4]

Los receptores KDEL inician el mecanismo por el cual las proteínas se transportan desde el Golgi al ER. Estas proteínas eran originalmente del RE y escaparon al cis-Golgi. [5] Una vez que la secuencia señal KDEL es reconocida por los receptores KDEL, que se encuentran comúnmente en el cis-Golgi, los lisosomas y las vesículas secretoras. Estos receptores se reciclan durante cada ciclo de transporte. La unión al receptor KDEL depende del pH, en el que el ligando (proteína diana) se une fuertemente al receptor en el cis-Golgi debido al bajo pH único (6, en experimentos in vitro el pH 5 muestra la unión más fuerte) [6] [7 ] característica del entorno bioquímico de la red cis-Golgi. Cuando la vesícula que contiene el receptor KDEL llega al RE, el receptor está inactivo debido al alto pH (7.2-7.4) [8] [9] [10] del RE, lo que resulta en la liberación de la proteína / ligando diana. [11]

Un estudio realizado por Becker et al. Demostrado mediante experimentación y simulación que los receptores KDEL / agrupamiento de carga en la superficie celular es causado por el transporte de receptores sincronizados con carga desde y hacia la membrana plasmática. [4] El video de la derecha muestra un experimento realizado por Becker et al. demostrando la dinámica de la dependencia del tiempo de la agrupación de receptores KDEL con un experimento completo de principio a fin (60 minutos). En el artículo, los autores señalan la importancia de comprender el mecanismo de acción de la agrupación de receptores y la reorganización dinámica debido a su posible comprensión para su uso en el diseño de terapias dirigidas. [4]

La secuencia similar HDEL realiza la misma función en levaduras , [12] mientras que se sabe que las plantas utilizan secuencias de señalización tanto KDEL como HDEL. [2] [1]

La abreviatura HDEL sigue la misma notación que KDEL:

El código de tres letras es: His - Asp - Glu - Leu .

  1. ^ a b Denecke J .; De Rycke R .; Botterman J. (junio de 1992). "Las señales de clasificación de plantas y mamíferos para la retención de proteínas en el retículo endoplásmico contienen un epítopo conservado" . Revista EMBO . 11 (6): 2345–2355. doi : 10.1002 / j.1460-2075.1992.tb05294.x . PMC  556702 . PMID  1376250 .
  2. ^ a b Napier RM; Fowke LC; Hawes C .; Lewis M .; Pelham HR (junio de 1992). "Evidencia inmunológica de que las plantas utilizan tanto HDEL como KDEL para dirigir proteínas al retículo endoplásmico" . Revista de ciencia celular . 102 : 261-271. PMID  1383243 .
  3. ^ Mariano Stornaiuolo; Lavinia V. Lotti; Nica Borgese; Maria-Rosaria Torrisi; Giovanna Mottola; Gianluca Martire; Stefano Bonatti (marzo de 2003). "Las señales de recuperación de KDEL y KKXX adjuntas a la misma proteína informadora determinan un tráfico diferente entre el retículo endoplásmico, el compartimento intermedio y el complejo de Golgi" . Biología molecular de la célula . 14 (3): 369–377. doi : 10.1091 / mbc.E02-08-0468 . PMC  151567 . PMID  12631711 .
  4. ^ a b c Becker, Björn; Shaebani, M. Reza; Rammo, Domenik; Bubel, Tobías; Santen, Ludger; Schmitt, Manfred J. (29 de junio de 2016). "La unión de carga promueve la agrupación de receptores KDEL en la superficie de la célula de mamífero" . Informes científicos . 6 : 28940. arXiv : 1712.06151 . Código bibliográfico : 2016NatSR ... 628940B . doi : 10.1038 / srep28940 . ISSN  2045-2322 . PMC  4926219 . PMID  27353000 .
  5. ^ Yamamoto, Katsushi; Hamada, Hiromichi; Shinkai, Hiroshi; Kohno, Yoichi; Koseki, Haruhiko; Aoe, Tomohiko (5 de septiembre de 2003). "El receptor KDEL modula la respuesta al estrés del retículo endoplásmico a través de cascadas de señalización de proteína quinasa activada por mitógenos" . Revista de Química Biológica . 278 (36): 34525–34532. doi : 10.1074 / jbc.M304188200 . ISSN  0021-9258 . PMID  12821650 .
  6. ^ Wilson, Duncan; Lewis, Michael; Pelham, Hugh (1993). "Unión dependiente del pH de KDEL a su receptor in vitro" . Revista de Química Biológica . 268 (10): 7465–7468. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 53197-5 . PMID  8385108 .
  7. ^ Bräuer, Philipp; Parker, Joanne L .; Gerondopoulos, Andreas; Zimmermann, Iwan; Seeger, Markus A .; Barr, Francis A .; Newstead, Simon (8 de marzo de 2019). "Base estructural para la recuperación dependiente del pH de proteínas ER del Golgi por el receptor KDEL" . Ciencia . 363 (6431): 1103–1107. Código Bibliográfico : 2019Sci ... 363.1103B . doi : 10.1126 / science.aaw2859 . ISSN  0036-8075 . PMID  30846601 .
  8. ^ Bräuer, Philipp; Parker, Joanne L .; Gerondopoulos, Andreas; Zimmermann, Iwan; Seeger, Markus A .; Barr, Francis A .; Newstead, Simon (8 de marzo de 2019). "Base estructural para la recuperación dependiente del pH de proteínas ER del Golgi por el receptor KDEL" . Ciencia . 363 (6431): 1103–1107. Código Bibliográfico : 2019Sci ... 363.1103B . doi : 10.1126 / science.aaw2859 . ISSN  0036-8075 . PMID  30846601 .
  9. ^ Wu, Minnie M .; Llopis, Juan; Adams, Stephen; McCaffery, J. Michael; Kulomaa, Markku S .; Machen, Terry E .; Moore, Hsiao-Ping H .; Tsien, Roger Y. (1 de marzo de 2000). "Estudios de pH de orgánulos utilizando avidina dirigida y fluoresceína-biotina" . Química y Biología . 7 (3): 197–209. doi : 10.1016 / S1074-5521 (00) 00088-0 . ISSN  1074-5521 . PMID  10712929 .
  10. ^ Wu, Minnie M .; Grabe, Michael; Adams, Stephen; Tsien, Roger Y .; Moore, Hsiao-Ping H .; Machen, Terry E. (31 de agosto de 2001). "Mecanismos de regulación del pH en la vía secretora regulada" . Revista de Química Biológica . 276 (35): 33027–33035. doi : 10.1074 / jbc.M103917200 . ISSN  0021-9258 . PMID  11402049 .
  11. ^ Pagny, Sophie; Lerouge, Patrice; Faye, Loic; Gomord, Veronique (febrero de 1999). "Señales y mecanismos de retención de proteínas en el retículo endoplásmico". Revista de botánica experimental . 50 (331): 157-158. doi : 10.1093 / jexbot / 50.331.157 .
  12. ^ Dean N .; Pelham HR. (Agosto de 1990). "Reciclaje de proteínas del compartimento de Golgi al ER en levadura" . The Journal of Cell Biology . 111 (2): 369–377. doi : 10.1083 / jcb.111.2.369 . PMC  2116185 . PMID  2199456 .