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Modificación postraduccional

Modificación postraduccional de la insulina . En la parte superior, el ribosoma traduce una secuencia de ARNm en una proteína, la insulina, y pasa la proteína a través del retículo endoplasmático , donde se corta, se pliega y se mantiene en forma mediante enlaces disulfuro (-SS-). Luego, la proteína pasa a través del aparato de Golgi , donde se empaqueta en una vesícula. En la vesícula, se cortan más partes y se convierte en insulina madura.

En biología molecular , la modificación postraduccional ( PTM ) es el proceso covalente de cambio de proteínas después de la biosíntesis de proteínas . Las PTM pueden involucrar enzimas o ocurrir espontáneamente. Las proteínas son creadas por los ribosomas , que traducen el ARNm en cadenas polipeptídicas , que luego pueden cambiar para formar el producto proteico maduro. Las PTM son componentes importantes en la señalización celular , como por ejemplo cuando las prohormonas se convierten en hormonas .

Las modificaciones postraduccionales pueden ocurrir en las cadenas laterales de aminoácidos o en los extremos C o N de la proteína . [1] Pueden expandir el conjunto químico de los 22 aminoácidos cambiando un grupo funcional existente o agregando uno nuevo como el fosfato. La fosforilación es muy eficaz para controlar la actividad enzimática y es el cambio más común después de la traducción. [2] Muchas proteínas eucariotas y procariotas también tienen moléculas de carbohidratos unidas a ellas en un proceso llamado glicosilación , que puede promover el plegamiento de proteínas y mejorar la estabilidad, además de cumplir funciones reguladoras. La unión de moléculas lipídicas , conocida como lipidación , a menudo se dirige a una proteína o parte de una proteína unida a la membrana celular .

Otras formas de modificación postraduccional consisten en la ruptura de enlaces peptídicos , como en el procesamiento de un propéptido a una forma madura o la eliminación del residuo iniciador de metionina . La formación de enlaces disulfuro a partir de residuos de cisteína también puede denominarse modificación postraduccional. [3] Por ejemplo, la hormona peptídica insulina se corta dos veces después de que se forman los enlaces disulfuro, y se elimina un propéptido de la mitad de la cadena; la proteína resultante consta de dos cadenas polipeptídicas conectadas por enlaces disulfuro.

Algunos tipos de modificación postraduccional son consecuencia del estrés oxidativo . La carbonilación es un ejemplo que tiene como objetivo la degradación de la proteína modificada y puede dar lugar a la formación de agregados proteicos. [4] [5] Las modificaciones específicas de aminoácidos se pueden utilizar como biomarcadores que indican daño oxidativo. [6]

Los sitios que a menudo sufren modificaciones postraduccionales son aquellos que tienen un grupo funcional que puede servir como nucleófilo en la reacción: los grupos hidroxilo de serina , treonina y tirosina ; las formas amina de lisina , arginina e histidina ; el anión tiolato de cisteína ; los carboxilatos de aspartato y glutamato ; y los extremos N y C. Además, aunque la amida de la asparagina es un nucleófilo débil, puede servir como punto de unión para los glicanos . Pueden ocurrir modificaciones más raras en metioninas oxidadas y en algunos grupos metileno en cadenas laterales. [7]

La modificación postraduccional de las proteínas se puede detectar experimentalmente mediante diversas técnicas, entre ellas la espectrometría de masas , el Eastern blotting y el Western blotting . Se proporcionan métodos adicionales en la sección #Enlaces externos.

PTM que implican la adición de grupos funcionales

Adición mediante una enzimaen vivo

Grupos hidrofóbicos para localización de membranas

Cofactores para una actividad enzimática mejorada

Modificaciones de los factores de traducción

Grupos químicos más pequeños

Modificaciones no enzimáticasen vivo

Ejemplos de PTM no enzimáticos son la glicación, la glicooxidación, la nitrosilación, la oxidación, la succinación y la lipoxidación. [15]

Adiciones no enzimáticasin vitro

Conjugación con otras proteínas o péptidos

Modificación química de aminoácidos

Cambios estructurales

Estadística

PTM comunes por frecuencia

En 2011, se recopilaron estadísticas de cada modificación postraduccional detectada experimental y supuestamente utilizando información de todo el proteoma de la base de datos Swiss-Prot. [24] Las 10 modificaciones más comunes encontradas experimentalmente fueron las siguientes: [25]

PTM comunes por residuo

A continuación se muestran algunas modificaciones postraduccionales comunes de residuos de aminoácidos específicos. Las modificaciones se producen en la cadena lateral a menos que se indique lo contrario.

Bases de datos y herramientas

Diagrama de flujo del proceso y las fuentes de datos para predecir PTM. [26]

Las secuencias de proteínas contienen motivos de secuencia que son reconocidos por enzimas modificadoras y que pueden documentarse o predecirse en bases de datos de PTM. Con la gran cantidad de modificaciones diferentes que se están descubriendo, existe la necesidad de documentar este tipo de información en bases de datos. La información de PTM puede recopilarse a través de medios experimentales o predecirse a partir de datos de alta calidad seleccionados manualmente. Se han creado numerosas bases de datos, a menudo con un enfoque en ciertos grupos taxonómicos (por ejemplo, proteínas humanas) u otras características.

Lista de recursos

Herramientas

Lista de software para visualización de proteínas y sus PTM

Ejemplos de casos

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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