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Proteína de andamio

Función de las proteínas de andamio [1]

En biología, las proteínas de andamio son reguladores cruciales de muchas vías de señalización clave . Aunque la función de los andamios no está estrictamente definida, se sabe que interactúan y/o se unen con múltiples miembros de una vía de señalización, uniéndolos en complejos . En dichas vías, regulan la transducción de señales y ayudan a localizar los componentes de la vía (organizados en complejos) en áreas específicas de la célula como la membrana plasmática , el citoplasma , el núcleo , el Golgi , los endosomas y las mitocondrias .

Historia

La primera proteína de andamio de señalización descubierta fue la proteína Ste5 de la levadura Saccharomyces cerevisiae . Se demostró que tres dominios distintos de Ste5 se asocian con las proteínas quinasas Ste11, Ste7 y Fus3 para formar un complejo multiquinasa. [2]

Función

Las proteínas de andamio actúan al menos de cuatro maneras: uniendo componentes de señalización, localizando estos componentes en áreas específicas de la célula, regulando la transducción de señales coordinando señales de retroalimentación positivas y negativas y aislando las proteínas de señalización correctas de las proteínas competidoras. [1]

Componentes de señalización de anclaje

Esta función particular se considera la función más básica de un andamio. Los andamios ensamblan los componentes de señalización de una cascada en complejos. Este ensamblaje puede mejorar la especificidad de la señalización al prevenir interacciones innecesarias entre las proteínas de señalización y mejorar la eficiencia de la señalización al aumentar la proximidad y la concentración efectiva de los componentes en el complejo de andamio. Un ejemplo común de cómo los andamios mejoran la especificidad es un andamio que se une a una proteína quinasa y su sustrato, asegurando así la fosforilación de quinasa específica. Además, algunas proteínas de señalización requieren múltiples interacciones para su activación y la unión del andamio puede convertir estas interacciones en una interacción que resulte en múltiples modificaciones. [3] [4] Los andamios también pueden ser catalíticos, ya que la interacción con las proteínas de señalización puede provocar cambios alostéricos de estos componentes de señalización. [5] Dichos cambios pueden mejorar o inhibir la activación de estas proteínas de señalización. Un ejemplo es el andamio Ste5 en la vía de la proteína quinasa activada por mitógenos ( MAPK ). Se ha propuesto que Ste5 dirija la señalización de apareamiento a través de Fus3 MAPK desbloqueando catalíticamente esta quinasa particular para su activación por su MAPKK Ste7. [6]

Localización de componentes de señalización en la célula.

Los andamios localizan la reacción de señalización en un área específica de la célula, un proceso que podría ser importante para la producción local de intermediarios de señalización. Un ejemplo particular de este proceso es el andamio, las proteínas de anclaje de la A-quinasa (AKAP), que dirigen la proteína quinasa dependiente de AMP cíclico ( PKA ) a varios sitios de la célula. [7] Esta localización es capaz de regular localmente la PKA y da como resultado la fosforilación local por parte de la PKA de sus sustratos.

Coordinar la retroalimentación positiva y negativa.

Muchas hipótesis sobre cómo los andamios coordinan la retroalimentación positiva y negativa provienen de andamios diseñados y modelos matemáticos. En las cascadas de señalización de tres quinasas, los andamios se unen a las tres quinasas, mejorando la especificidad de las quinasas y restringiendo la amplificación de la señal al limitar la fosforilación de las quinasas a un solo objetivo posterior. [3] [8] [9] Estas capacidades pueden estar relacionadas con la estabilidad de la interacción entre el andamio y las quinasas, la actividad de la fosfatasa basal en la célula, la ubicación del andamio y los niveles de expresión de los componentes de señalización. [3] [8]

Aislar las proteínas de señalización correctas de la inactivación

Las vías de señalización a menudo son inactivadas por enzimas que invierten el estado de activación y/o inducen la degradación de los componentes de señalización. Se han propuesto estructuras para proteger las moléculas de señalización activadas de la inactivación y/o degradación. Los modelos matemáticos han demostrado que las quinasas en una cascada sin andamios tienen una mayor probabilidad de ser desfosforiladas por las fosfatasas antes de que puedan fosforilar objetivos posteriores. [8] Además, se ha demostrado que los andamios aíslan las quinasas de los inhibidores competitivos del sustrato y del ATP. [10]

Resumen de proteínas de andamio

Proteína de caza

"La proteína Huntingtina se colocaliza con la proteína reparadora de ATM en los sitios de daño del ADN ". [24] La Huntingtina es una proteína de andamiaje en el complejo de respuesta al daño oxidativo del ADN ATM. [24] Los pacientes con enfermedad de Huntington con proteínahuntingtina aberrante tienen deficiencias en la reparación del daño oxidativo del ADN . "El daño oxidativo del ADN parece ser la base de la patogénesis de la enfermedad de Huntington ". [25] La enfermedad de Huntington probablemente sea causada por la disfunción de la proteína de armazón de Huntingtina mutante en la reparación del ADN , lo que conduce a un aumento del daño oxidativo del ADN en células metabólicamente activas. [24]

reparación de ADN

SPIDR (proteína de andamio implicada en la reparación del ADN ) regula la estabilidad o el ensamblaje de RAD51 y DMC1 en el ADN monocatenario. [26] RAD51 y DMC1 son recombinasas que actúan durante la meiosis de los mamíferos para mediar en el intercambio de cadenas durante la reparación de roturas de la doble cadena del ADN mediante recombinación homóloga . [26]

Otro uso del término proteína de andamio

En algunos otros casos de biología (no necesariamente sobre señalización celular), el término "proteína de andamio" se usa en un sentido más amplio, donde una proteína mantiene juntas varias cosas para cualquier propósito.

En el plegamiento cromosómico
La estructura cromosómica tiene una función importante para mantener la cromatina en un cromosoma compacto . La estructura cromosómica está formada por proteínas que incluyen la condensina , la topoisomerasa IIα y el miembro 4 de la familia de la cinesina (KIF4) [27] Las proteínas constituyentes de la estructura cromosómica también se denominan proteínas de estructura.
En reacción enzimática
Grandes enzimas multifuncionales que realizan una serie o cadena de reacciones en una vía común, a veces llamadas proteínas de andamio. [28] como la piruvato deshidrogenasa.
En la formación de forma de molécula.
Una enzima o proteína estructural que mantiene juntas varias moléculas para mantenerlas en la disposición espacial adecuada, como las proteínas de andamio de racimos de hierro y azufre. [29] [30]
Andamio estructural
En el citoesqueleto y la ECM , las moléculas proporcionan un andamiaje mecánico. Como el colágeno tipo 4 [31]

Referencias

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