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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 desde el retículo endoplasmático (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 al lumen del RE. [3] También dirige proteínas de otras ubicaciones (como el citoplasma ) al RE. Las proteínas solo pueden salir del RE después de que se haya escindido esta secuencia.

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 mientras 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 son transportadas inadvertidamente al cis-golgi a través de vesículas recubiertas de COPII . El mecanismo de transporte de proteínas que contienen la secuencia señal KDEL se ve facilitado por los receptores KDEL unidos a las vesículas COPII y COPI .

Receptores KDEL

Arriba se muestra un video de células HeLa que fueron tratadas con 160 μg/ml de eGFP-RTA. El video comienza 30 minutos después del tratamiento con toxina, 45 cuadros por hora.    [4]

Los receptores KDEL inician el mecanismo por el cual las proteínas son transportadas desde el Golgi al RE. Estas proteínas eran originalmente del RE y escaparon al cis-Golgi. [5] La secuencia de 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 del receptor KDEL depende del pH, en el cual el ligando (proteína diana) se une fuertemente al receptor en el cis-Golgi debido al pH bajo único (6, en experimentos in vitro el pH 5 muestra la unión más fuerte) [6] [7] característico del entorno bioquímico de la red cis-Golgi. A medida que la vesícula que contiene el receptor KDEL llega al RE, el receptor está inactivo debido al pH alto (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. demostró mediante experimentación y simulación que la agrupación de receptores KDEL/carga en la superficie celular es causada por el transporte de receptores sincronizados con la carga desde y hacia la membrana plasmática. [4] El video de la derecha muestra un experimento realizado por Becker et al. que demuestra la dinámica de la dependencia temporal de la agrupación de receptores KDEL con un experimento completo de principio a fin (60 minutos). En el artículo, los autores destacan la importancia de comprender el mecanismo de acción de la agrupación de receptores y la reorganización dinámica debido a su potencial comprensión para usarla en el diseño de terapias dirigidas. [4]

Equivalente en levaduras y plantas

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

La abreviatura HDEL sigue la misma notación que KDEL:

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

Véase también

Referencias

  1. ^ ab 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 endoplasmático contienen un epítopo conservado". EMBO Journal . 11 (6): 2345–2355. doi :10.1002/j.1460-2075.1992.tb05294.x. PMC  556702 . PMID  1376250.
  2. ^ ab 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 endoplasmático". Journal of Cell Science . 102 (2): 261–271. doi :10.1242/jcs.102.2.261. PMID  1383243.
  3. ^ Mariano Stornauolo; Lavinia V. Lotti; Nica Borgese; María-Rosaria Torrisi; Giovanna Mottola; Gianluca Mártire; Stefano Bonatti (marzo de 2003). "Las señales de recuperación 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. ^ abc Becker, Björn; Shaebani, M. Reza; Rammo, Domenik; Bubel, Tobías; Santén, Ludger; Schmitt, Manfred J. (29 de junio de 2016). "La unión de carga promueve la agrupación de receptores KDEL en la superficie de las células de mamíferos". Informes científicos . 6 : 28940. arXiv : 1712.06151 . Código Bib : 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 endoplasmático a través de cascadas de señalización de la proteína quinasa activada por mitógenos". Journal of Biological Chemistry . 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". Journal of Biological Chemistry . 268 (10): 7465–7468. doi : 10.1016/S0021-9258(18)53197-5 . PMID  8385108.
  7. ^ Brauer, Philipp; Parker, Joanne L.; Gerondopoulos, Andreas; Zimmermann, Iwan; Seeger, Markus A.; Barr, Francisco A.; Newstead, Simon (8 de marzo de 2019). "Base estructural para la recuperación dependiente del pH de proteínas del RE del Golgi por parte del receptor KDEL". Ciencia . 363 (6431): 1103–1107. Código Bib : 2019 Ciencia... 363.1103B. doi : 10.1126/ciencia.aaw2859 . ISSN  0036-8075. PMID  30846601.
  8. ^ Brauer, Philipp; Parker, Joanne L.; Gerondopoulos, Andreas; Zimmermann, Iwan; Seeger, Markus A.; Barr, Francisco A.; Newstead, Simon (8 de marzo de 2019). "Base estructural para la recuperación dependiente del pH de proteínas del RE del Golgi por parte del receptor KDEL". Ciencia . 363 (6431): 1103–1107. Código Bib : 2019 Ciencia... 363.1103B. doi : 10.1126/ciencia.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 y fluoresceína-biotina dirigidas". 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". Journal of Biological Chemistry . 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 para la retención de proteínas en el retículo endoplasmático". Journal of Experimental Botany . 50 (331): 157–158. doi : 10.1093/jexbot/50.331.157 .
  12. ^ Dean N.; Pelham HR. (agosto de 1990). "Reciclaje de proteínas desde el compartimento de Golgi hasta el retículo endoplásmico en levaduras". The Journal of Cell Biology . 111 (2): 369–377. doi :10.1083/jcb.111.2.369. PMC 2116185 . PMID  2199456.