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El translocón (comúnmente conocido como translocador o canal de translocación ) es un complejo de proteínas asociadas con la translocación de polipéptidos a través de las membranas. [1] En eucariotas, el término translocón se refiere más comúnmente al complejo que transporta polipéptidos nacientes con una secuencia de señal de dirección al espacio interior (cisternal o lumenal) del retículo endoplásmico (RE) desde el citosol . Este proceso de translocación requiere que la proteína cruce una bicapa lipídica hidrofóbica. . El mismo complejo también se utiliza para integrar proteínas nacientes en la propia membrana ( proteínas de membrana ). En los procariotas , un complejo proteico similar transporta polipéptidos a través de la membrana plasmática (interna) o integra proteínas de la membrana. [2] Los patógenos bacterianos también pueden ensamblar otros translocones en las membranas de sus huéspedes, lo que les permite exportar factores de virulencia a sus células diana. [3]

En cualquier caso, el complejo proteico se forma a partir de proteínas Sec (Sec: secretoras), siendo el canal el Sec61 hetrotrimérico . [4] En procariotas, el complejo de canales homólogos se conoce como SecYEG. [5]

Canal central [ editar ]

Artículo principal: Sec61

El canal de translocación es un complejo proteico hetero-trimérico llamado SecYEG en procariotas y Sec61 en eucariotas. [6] Consta de las subunidades SecY, SecE y SecG. La estructura de este canal, en estado inactivo, ha sido resuelta mediante cristalografía de rayos X en arqueas . [5] SecY es la subunidad de poros grandes. En una vista lateral, el canal tiene forma de reloj de arena, con un embudo a cada lado. El embudo extracelular tiene un pequeño "tapón" formado por una hélice alfa. En el medio de la membrana hay una construcción, formada por un anillo de poros de seis aminoácidos hidrófobos que proyectan sus cadenas laterales hacia adentro. Durante la translocación de proteínas, el tapón se quita del camino y una cadena polipeptídica se mueve desde el embudo citoplasmático, a través del anillo poroso, el embudo extracelular, hacia el espacio extracelular. Los segmentos hidrófobos de las proteínas de membrana salen lateralmente a través de la puerta lateral hacia la fase lipídica y se convierten en segmentos que atraviesan la membrana. [5]

En E. coli , los complejos SecYEG se dimerizan en la membrana. [7] En eucariotas, múltiples copias de Sec61 se juntan y forman un complejo más grande junto con otros componentes como el complejo oligosacaril transferasa , el complejo TRAP y la proteína de membrana TRAM (posible acompañante). Para otros componentes, como el complejo de peptidasa señal y el receptor SRP, no está claro hasta qué punto se asocian solo de forma transitoria con el complejo translocón. [8]

Translocación [ editar ]

El canal permite que los péptidos se muevan en cualquier dirección, por lo que se requieren sistemas adicionales en el translocón para mover el péptido en una dirección específica. Hay tres tipos de translocación: translocación cotraduccional que ocurre cuando ocurre la traducción, y dos tipos de translocación postraduccional que ocurren después de la traducción, cada una de las cuales se ve en eucariotas y bacterias. Mientras que los eucariotas despliegan la proteína con BiP y usan otros complejos para transportar el péptido, las bacterias usan la SecA ATPasa. [9]

Co-traduccional [ editar ]

Complejo translocón ER. Muchos complejos de proteínas están involucrados en la síntesis de proteínas. La producción real tiene lugar en los ribosomas (amarillo y azul claro). A través del translocón ER (verde: Sec61, azul: complejo TRAP y rojo: complejo oligosacaril transferasa), la proteína recién sintetizada se transporta a través de la membrana (gris) hacia el interior del ER. Sec61 es el canal conductor de proteínas y la OST agrega restos de azúcar a la proteína naciente.

En la translocación co-traduccional, el translocón se asocia con el ribosoma de modo que una cadena polipeptídica naciente en crecimiento se mueve desde el túnel del ribosoma al canal SecY. El translocón (translocador) actúa como un canal a través de la membrana hidrofóbica del retículo endoplásmico (después de que el SRP se ha disociado y la traducción continúa). El polipéptido emergente se enhebra a través del canal como una cadena desplegada de aminoácidos, potencialmente impulsado por un trinquete browniano . Una vez finalizada la traducción, una peptidasa señal escinde el péptido señal corto de la proteína naciente, dejando el polipéptido libre en el interior del retículo endoplásmico. [10] [11]

En eucariotas, las proteínas que deben translocarse al retículo endoplásmico son reconocidas por la partícula de reconocimiento de señales (SRP), que detiene la traducción del polipéptido por el ribosoma mientras une el ribosoma al receptor SRP en el retículo endoplásmico. Este evento de reconocimiento se basa en una secuencia señal N-terminal específica que se encuentra en los primeros codones del polipéptido que se va a sintetizar. [9] Las bacterias también usan un SRP, junto con un YidC chaperón que es similar al TRAM eucariota. [12] [9]

El translocón también puede translocar e integrar proteínas de membrana en la orientación correcta en la membrana del retículo endoplásmico. El mecanismo de este proceso no se comprende completamente, pero implica el reconocimiento y procesamiento por el translocón de tramos hidrófobos en la secuencia de aminoácidos que están destinados a convertirse en hélices transmembrana . Cerrado por secuencias de parada-transferencia y abierto por secuencias de señales incrustadas, el enchufe se altera entre sus estados abierto y cerrado para colocar hélices en diferentes orientaciones. [9]

Postraduccional [ editar ]

En eucariotas, la translocación postraduccional depende de BiP y otros complejos, incluido el complejo de proteína de membrana integral SEC62 / SEC63 . En este modo de translocación, Sec63 ayuda a BiP a hidrolizar el ATP, que luego se une al péptido y lo "extrae". Este proceso se repite para otras moléculas de BiP hasta que se ha extraído todo el péptido. [9]

En las bacterias, el mismo proceso se realiza mediante una ATPasa de "empuje" conocida como SecA , a veces asistida por el complejo SecDF del otro lado responsable de la tracción. [13] La SecA ATPase utiliza un mecanismo de "empujar y deslizar" para mover un polipéptido a través del canal. En el estado unido a ATP, SecA interactúa a través de un dedo de dos hélices con un subconjunto de aminoácidos en un sustrato, empujándolos (con hidrólisis de ATP) hacia el canal. Luego, la interacción se debilita cuando SecA entra en el estado de unión a ADP, lo que permite que la cadena polipeptídica se deslice pasivamente en cualquier dirección. SecA luego toma otra sección del péptido para repetir el proceso. [9]

El ER-retrotranslocón [ editar ]

Los translocadores también pueden mover polipéptidos (como proteínas dañadas dirigidas a proteasomas ) desde el espacio cisternal del retículo endoplásmico al citosol. Las proteínas ER son degradadas en el citosol por el proteasoma 26S , un proceso conocido como degradación de proteínas asociada al retículo endoplásmico , y por lo tanto tienen que ser transportadas por un canal apropiado. Este retrotranslocón sigue siendo enigmático.

Inicialmente se creyó que el canal Sec61 es responsable de este transporte retrógrado, lo que implica que el transporte a través de Sec61 no siempre es unidireccional, sino que también puede ser bidireccional. [14] Sin embargo, la estructura de Sec61 no respalda este punto de vista y se ha sugerido que varias proteínas diferentes son responsables del transporte desde la luz del RE al citosol. [15]

Ver también [ editar ]

  • Proteína SecY
  • Sistema de secreción bacteriana

Referencias [ editar ]

  1. ^ Johnson, AE; van Waes, MA (1999). "El translocón: una puerta de entrada dinámica en la membrana ER". Annu. Rev. Cell Dev. Biol . 15 : 799–842. doi : 10.1146 / annurev.cellbio.15.1.799 . PMID  10611978 .
  2. ^ Oro VA, Duong F, Collinson I (2007). "Estructura y función del translocón Sec bacteriano". Mol. Membr. Biol . 24 (5–6): 387–94. doi : 10.1080 / 09687680701416570 . PMID 17710643 . 
  3. ^ Mueller CA, Broz P, Cornelis GR (junio de 2008). "El complejo de punta del sistema de secreción tipo III y translocón". Mol. Microbiol . 68 (5): 1085–95. doi : 10.1111 / j.1365-2958.2008.06237.x . PMID 18430138 . 
  4. ^ Deshaies RJ, Sanders SL, Feldheim DA, Schekman R (1991). "Ensamblaje de proteínas Sec de levadura involucradas en la translocación en el retículo endoplásmico en un complejo de múltiples subunidades unidas a la membrana". Naturaleza . 349 (6312): 806–8. Código Bibliográfico : 1991Natur.349..806D . doi : 10.1038 / 349806a0 . PMID 2000150 . 
  5. ↑ a b c Van Den Berg, B; Clemons Jr., WM; Collinson, yo; Modis, Y; Hartmann, E; Harrison, SC; Rapoport, TA (enero de 2004). "Estructura de rayos X de un canal conductor de proteínas". Naturaleza . 427 (6969): 36–44. Código Bibliográfico : 2004Natur.427 ... 36B . doi : 10.1038 / nature02218 . PMID 14661030 . 
  6. ↑ Chang, Z. (1 de enero de 2016), Bradshaw, Ralph A .; Stahl, Philip D. (eds.), "Biogénesis de proteínas secretoras" , Encyclopedia of Cell Biology , Waltham: Academic Press, págs. 535–544, doi : 10.1016 / b978-0-12-394447-4.10065-3 , ISBN 978-0-12-394796-3, consultado el 17 de diciembre de 2020
  7. ^ Breyton C, Haase W, Rapoport TA, Kühlbrandt W, Collinson I (agosto de 2002). "Estructura tridimensional del complejo de translocación de proteínas bacterianas SecYEG". Naturaleza . 418 (6898): 662–5. Código Bibliográfico : 2002Natur.418..662B . doi : 10.1038 / nature00827 . PMID 12167867 . 
  8. ↑ Pfeffer S, Dudek J, Gogala M, Schorr S, Linxweiler J, Lang S, Becker T, Beckmann R, Zimmermann R, Förster F (2014). "Estructura del complejo de oligosacaril-transferasa de mamífero en el translocón de proteína ER nativa" . Nat. Comun . 5 (5): 3072. Código Bibliográfico : 2014NatCo ... 5E3072P . doi : 10.1038 / ncomms4072 . PMID 24407213 . 
  9. ^ a b c d e f Osborne, AR; Rapoport, TA; van den Berg, B (2005). "Translocación de proteínas por el canal Sec61 / SecY". Revisión anual de biología celular y del desarrollo . 21 : 529–50. doi : 10.1146 / annurev.cellbio.21.012704.133214 . PMID 16212506 . 
  10. ^ Simon, Sanford M .; Blobel, Günter (1991). "Un canal conductor de proteínas en el retículo endoplásmico". Celular . 65 (3): 371–380. doi : 10.1016 / 0092-8674 (91) 90455-8 .
  11. ^ Simon, Sanford M .; Blobel, Günter (1992). "Los péptidos señal abren canales conductores de proteínas en E. coli". Celular . 69 (4): 677–684. doi : 10.1016 / 0092-8674 (92) 90231-z .
  12. ^ Zhu, L .; Kaback, HR; Dalbey, RE (2013). "Proteína YidC, una chaperona molecular para el plegamiento de la proteína LacY a través de la maquinaria de la proteína SecYEG" . La Revista de Química Biológica . 288 (39): 28180–28194. doi : 10.1074 / jbc.M113.491613 . PMC 3784728 . PMID 23928306 .  
  13. ^ Lycklama A Nijeholt, JA; Driessen, AJ (2012). "La Sec-translocase bacteriana: estructura y mecanismo" . Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie B, Ciencias Biológicas . 367 (1592): 1016–1028. doi : 10.1098 / rstb.2011.0201 . PMC 3297432 . PMID 22411975 .  
  14. ^ Römisch K (diciembre de 1999). "Navegando por el canal Sec61: translocación de proteínas bidireccional a través de la membrana del RE" . J. Cell Sci . 112 (23): 4185–91. PMID 10564637 . 
  15. ^ Hampton, RY; Sommer, T. (2012). "Encontrar la voluntad y la forma de retrotranslocación de sustrato ERAD". Opinión actual en biología celular . 24 (4): 460–6. doi : 10.1016 / j.ceb.2012.05.010 . PMID 22854296 .