El translocón (también 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 orientación al espacio interior (cisternal o lumenal) del retículo endoplasmático (RE) desde el citosol . Este proceso de translocación requiere que la proteína cruce una bicapa lipídica hidrófoba . El mismo complejo también se utiliza para integrar proteínas nacientes en la propia membrana ( proteínas de membrana ). En procariotas , un complejo proteico similar transporta polipéptidos a través de la membrana plasmática (interna) o integra proteínas de membrana. [2] En cualquier caso, el complejo proteico se forma a partir de proteínas Sec (Sec: secretoras), siendo el heterotrimérico Sec61 el canal. [3] En procariotas, el complejo de canal homólogo se conoce como SecYEG. [4]
Este artículo se centra en los translocones nativos de la célula, pero los patógenos también pueden ensamblar otros translocones en las membranas de sus huéspedes, lo que les permite exportar factores de virulencia a sus células objetivo. [5]
El canal de translocación es un complejo proteico heterotrimérico llamado SecYEG en procariotas y Sec61 en eucariotas. [6] Consiste en las subunidades SecY, SecE y SecG. La estructura de este canal, en su estado inactivo, se ha resuelto mediante cristalografía de rayos X en arqueas . [4] SecY es la subunidad de poro grande. 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 a partir de una hélice alfa . En el medio de la membrana hay una construcción, formada a partir de un anillo de poros de seis aminoácidos hidrófobos que proyectan sus cadenas laterales hacia adentro. Durante la translocación de proteínas, el tapón se mueve fuera del camino y una cadena polipeptídica se mueve desde el embudo citoplasmático, a través del anillo de poros, 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. [4]
En las bacterias, SecYEG forma un complejo con SecDF, YajC y YidC. [7] [8] En eucariotas, Sec61 forma un complejo con el complejo oligosacaril transferasa , el complejo TRAP y la proteína de membrana TRAM (posible chaperona). En el caso de otros componentes, como el complejo de peptidasa señal y el receptor SRP, no está claro hasta qué punto solo se asocian transitoriamente al complejo translocon. [9]
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 se produce la traducción, y dos tipos de translocación postraduccional que ocurren después de la traducción, ambas observadas en eucariotas y bacterias. Mientras que los eucariotas desdoblan la proteína con BiP y utilizan otros complejos para transportar el péptido, las bacterias utilizan la ATPasa SecA . [10]
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 hacia el 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 continúa la traducción). El polipéptido emergente se enhebra a través del canal como una cadena desplegada de aminoácidos, potencialmente impulsado por un trinquete browniano . Una vez que la traducción ha terminado, una peptidasa señal escinde el péptido señal corto de la proteína naciente, dejando el polipéptido libre en el interior del retículo endoplásmico. [11] [12]
En los eucariotas, las proteínas que van a ser translocadas al retículo endoplasmático 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 endoplasmático. Este evento de reconocimiento se basa en una secuencia de señal N-terminal específica que se encuentra en los primeros codones del polipéptido que se va a sintetizar. [10] Las bacterias también utilizan una SRP, junto con una chaperona YidC que es similar a la TRAM eucariota. [13] [10]
El translocón también puede translocar e integrar proteínas de membrana en la orientación correcta en la membrana del retículo endoplasmático. El mecanismo de este proceso no se entiende completamente, pero implica el reconocimiento y procesamiento por parte del translocón de tramos hidrofóbicos en la secuencia de aminoácidos que están destinados a convertirse en hélices transmembrana . Cerrado por secuencias de detención de transferencia y abierto por secuencias de señal incrustadas, el tapón alterna entre sus estados abierto y cerrado para colocar hélices en diferentes orientaciones. [10]
En los 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. [10]
En las bacterias, el mismo proceso lo realiza una ATPasa "de empuje" conocida como SecA , a veces asistida por el complejo SecDF en el otro lado responsable de tirar. [14] La ATPasa SecA utiliza un mecanismo de "empujar y deslizar" para mover un polipéptido a través del canal. En el estado unido al ATP, SecA interactúa a través de un dedo de dos hélices con un subconjunto de aminoácidos en un sustrato, empujándolos (con hidrólisis del ATP) hacia el canal. La interacción luego se debilita cuando SecA entra en el estado unido al ADP, lo que permite que la cadena polipeptídica se deslice pasivamente en cualquier dirección. Luego, SecA agarra una sección adicional del péptido para repetir el proceso. [10]
Los translocadores también pueden mover polipéptidos (como proteínas dañadas que son el objetivo de los proteosomas ) desde el espacio cisternal del retículo endoplasmático hasta el citosol. Las proteínas del RE son degradadas en el citosol por el proteosoma 26S , un proceso conocido como degradación de proteínas asociadas al retículo endoplasmático , y por lo tanto deben ser transportadas por un canal apropiado. Este retrotranslocador todavía es enigmático.
Inicialmente se creyó que el canal Sec61 era 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. [15] Sin embargo, la estructura de Sec61 no respalda esta visión y se ha sugerido que varias proteínas diferentes son responsables del transporte desde el lumen del RE hasta el citosol. [16]