stringtranslate.com

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

  1. ^ Pratt, Charlotte W .; Voet, Judith G .; Voet, Donald (2006). Fundamentos de bioquímica: vida a nivel molecular (2ª ed.). Hoboken, Nueva Jersey: Wiley. ISBN 9780471214953. OCLC  1280801548. Archivado desde el original el 13 de julio de 2012.
  2. ^ Khoury GA, Baliban RC, Floudas CA (septiembre de 2011). "Estadísticas de modificación postraduccional en todo el proteoma: análisis de frecuencia y conservación de la base de datos swiss-prot". Scientific Reports . 1 : 90. Bibcode :2011NatSR...1E..90K. doi :10.1038/srep00090. PMC 3201773 . PMID  22034591. 
  3. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000). "17.6, Modificaciones postraduccionales y control de calidad en el retículo endoplásmico rugoso". Biología celular molecular (4.ª ed.). Nueva York: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3136-8.
  4. ^ Dalle-Donne I, Aldini G, Carini M, Colombo R, Rossi R, Milzani A (2006). "Carbonilación de proteínas, disfunción celular y progresión de la enfermedad". Revista de medicina celular y molecular . 10 (2): 389–406. doi :10.1111/j.1582-4934.2006.tb00407.x. PMC 3933129 . PMID  16796807. 
  5. ^ Grimsrud PA, Xie H, Griffin TJ, Bernlohr DA (agosto de 2008). "Estrés oxidativo y modificación covalente de proteínas con aldehídos bioactivos". The Journal of Biological Chemistry . 283 (32): 21837–41. doi : 10.1074/jbc.R700019200 . PMC 2494933 . PMID  18445586. 
  6. ^ Gianazza E, Crawford J, Miller I (julio de 2007). "Detección de modificaciones postraduccionales oxidativas en proteínas". Amino Acids . 33 (1): 51–6. doi :10.1007/s00726-006-0410-2. PMID  17021655. S2CID  23819101.
  7. ^ Walsh, Christopher T. (2006). Modificación postraduccional de proteínas: ampliando el inventario de la naturaleza . Englewood: Roberts and Co. Publ. ISBN 9780974707730. :12–14 
  8. ^ Whiteheart SW, Shenbagamurthi P, Chen L, Cotter RJ, Hart GW, et al. (agosto de 1989). "El factor de elongación murino 1 alfa (EF-1 alfa) es modificado postraduccionalmente por nuevas fracciones de etanolamina-fosfoglicerol unidas por amida. Adición de etanolamina-fosfoglicerol a residuos específicos de ácido glutámico en EF-1 alfa". The Journal of Biological Chemistry . 264 (24): 14334–41. doi : 10.1016/S0021-9258(18)71682-7 . PMID  2569467.
  9. ^ Roy H, Zou SB, Bullwinkle TJ, Wolfe BS, Gilreath MS, Forsyth CJ, Navarre WW, Ibba M (agosto de 2011). "El parálogo de la ARNt sintetasa PoxA modifica el factor de elongación-P con (R)-β-lisina". Nature Chemical Biology . 7 (10): 667–9. doi :10.1038/nchembio.632. PMC 3177975 . PMID  21841797. 
  10. ^ Ali I, Conrad RJ, Verdin E, Ott M (febrero de 2018). "La acetilación de lisina se vuelve global: de la epigenética al metabolismo y la terapéutica". Chem Rev . 118 (3): 1216–1252. doi :10.1021/acs.chemrev.7b00181. PMC 6609103 . PMID  29405707. 
  11. ^ Bradbury AF, Smyth DG (marzo de 1991). "Amidación de péptidos". Tendencias en ciencias bioquímicas . 16 (3): 112–5. doi :10.1016/0968-0004(91)90044-v. PMID  2057999.
  12. ^ Eddé B, Rossier J, Le Caer JP, Desbruyères E, Gros F, Denoulet P (enero de 1990). "Glutamilación postraduccional de alfa-tubulina". Ciencia . 247 (4938): 83–5. Código bibliográfico : 1990Sci...247...83E. doi :10.1126/ciencia.1967194. PMID  1967194.
  13. ^ Walker CS, Shetty RP, Clark K, Kazuko SG, Letsou A, Olivera BM, Bandyopadhyay PK, et al. (marzo de 2001). "Sobre un posible papel global de la gamma-carboxilación dependiente de la vitamina K en sistemas animales. Evidencia de una gamma-glutamil carboxilasa en Drosophila". The Journal of Biological Chemistry . 276 (11): 7769–74. doi : 10.1074/jbc.M009576200 . PMID  11110799.
  14. ^ abc Chung HS, et al. (enero de 2013). "Modificaciones postraduccionales oxidativas de cisteína: regulación emergente en el sistema cardiovascular". Circulation Research . 112 (2): 382–92. doi :10.1161/CIRCRESAHA.112.268680. PMC 4340704 . PMID  23329793. 
  15. ^ "El producto final de la lipoxidación avanzada, malondialdehído-lisina, en el envejecimiento y la longevidad" PMID 33203089 PMC7696601
  16. ^ Jaisson S, Pietrement C, Gillery P (noviembre de 2011). "Productos derivados de la carbamilación: compuestos bioactivos y biomarcadores potenciales en la insuficiencia renal crónica y la aterosclerosis". Química clínica . 57 (11): 1499–505. doi : 10.1373/clinchem.2011.163188 . PMID  21768218.
  17. ^ Kang HJ, Baker EN (abril de 2011). "Enlaces isopeptídicos intramoleculares: ¿enlaces cruzados proteicos preparados para el estrés?". Tendencias en ciencias bioquímicas . 36 (4): 229–37. doi :10.1016/j.tibs.2010.09.007. PMID  21055949.
  18. ^ Stark GR, Stein WH, Moore X (1960). "Reacciones del cianato presente en urea acuosa con aminoácidos y proteínas". J Biol Chem . 235 (11): 3177–3181. doi : 10.1016/S0021-9258(20)81332-5 .
  19. ^ Van G. Wilson (Ed.) (2004). Sumoilación: biología molecular y bioquímica Archivado el 9 de febrero de 2005 en Wayback Machine . Horizon Bioscience. ISBN 0-9545232-8-8 . 
  20. ^ Malakhova OA, Yan M, Malakhov MP, Yuan Y, Ritchie KJ, Kim KI, Peterson LF, Shuai K, Zhang DE (febrero de 2003). "La ISGilación de la proteína modula la vía de señalización JAK-STAT". Genes & Development . 17 (4): 455–60. doi :10.1101/gad.1056303. PMC 195994 . PMID  12600939. 
  21. ^ Klareskog L, Rönnelid J, Lundberg K, Padyukov L, Alfredsson L (2008). "Inmunidad a las proteínas citrulinadas en la artritis reumatoide". Revisión anual de inmunología . 26 : 651–75. doi :10.1146/annurev.immunol.26.021607.090244. PMID  18173373.
  22. ^ Brennan DF, Barford D (marzo de 2009). "Eliminilación: una modificación postraduccional catalizada por fosfotreonina liasas". Tendencias en ciencias bioquímicas . 34 (3): 108–14. doi :10.1016/j.tibs.2008.11.005. PMID  19233656.
  23. ^ Rabe von Pappenheim, Fabián; Wensien, Marie; Sí, Jin; Uranga, Jon; Irisarri, Iker; de Vries, enero; Funk, Lisa-Marie; Mata, Ricardo A.; Tittmann, Kai (abril de 2022). "Aparición generalizada de interruptores redox covalentes lisina-cisteína en proteínas". Biología Química de la Naturaleza . 18 (4): 368–375. doi : 10.1038/s41589-021-00966-5 . PMC 8964421 . PMID  35165445. 
  24. ^ Khoury GA, Baliban RC, Floudas CA (septiembre de 2011). "Estadísticas de modificación postraduccional en todo el proteoma: análisis de frecuencia y conservación de la base de datos swiss-prot". Scientific Reports . 1 (90): 90. Bibcode :2011NatSR...1E..90K. doi :10.1038/srep00090. PMC 3201773 . PMID  22034591. 
  25. ^ "Estadísticas de modificación postraduccional en todo el proteoma". selene.princeton.edu . Archivado desde el original el 2012-08-30 . Consultado el 2011-07-22 .
  26. ^ ab Lee TY, Huang HD, Hung JH, Huang HY, Yang YS, Wang TH (enero de 2006). "dbPTM: un repositorio de información sobre la modificación postraduccional de proteínas". Nucleic Acids Research . 34 (número de la base de datos): D622-7. doi :10.1093/nar/gkj083. PMC 1347446 . PMID  16381945. 
  27. ^ Hornbeck PV, Zhang B, Murray B, Kornhauser JM, Latham V, Skrzypek E (enero de 2015). "PhosphoSitePlus, 2014: mutaciones, PTM y recalibraciones". Nucleic Acids Research . 43 (número de la base de datos): D512-20. doi :10.1093/nar/gku1267. PMC 4383998 . PMID  25514926. 
  28. ^ ab Goel R, Harsha HC, Pandey A, Prasad TS (febrero de 2012). "Base de datos de referencia de proteínas humanas y Human Proteinpedia como recursos para el análisis del fosfoproteoma". Molecular BioSystems . 8 (2): 453–63. doi :10.1039/c1mb05340j. PMC 3804167 . PMID  22159132. 
  29. ^ Sigrist CJ, Cerutti L, de Castro E, Langendijk-Genevaux PS, Bulliard V, Bairoch A, Hulo N (enero de 2010). "PROSITE, una base de datos de dominios de proteínas para anotación y caracterización funcional". Investigación de ácidos nucleicos . 38 (Problema de base de datos): D161-6. doi : 10.1093/nar/gkp885. PMC 2808866 . PMID  19858104. 
  30. ^ Garavelli JS (enero de 2003). "La base de datos RESID de modificaciones de proteínas: desarrollos de 2003". Nucleic Acids Research . 31 (1): 499–501. doi :10.1093/nar/gkg038. PMC 165485 . PMID  12520062. 
  31. ^ Huang H, Arighi CN, Ross KE, Ren J, Li G, Chen SC, Wang Q, Cowart J, Vijay-Shanker K, Wu CH (enero de 2018). "iPTMnet: un recurso integrado para el descubrimiento de redes de modificación postraduccional de proteínas". Nucleic Acids Research . 46 (1): D542–D550. doi :10.1093/nar/gkx1104. PMC 5753337 . PMID  2914561. 
  32. ^ Audagnotto M, Dal Peraro M (31 de marzo de 2017). "Herramientas de predicción in silico y modelado molecular". Revista de biotecnología estructural y computacional . 15 : 307–319. doi :10.1016/j.csbj.2017.03.004. PMC 5397102 . PMID  28458782. 
  33. ^ Wulff-Fuentes E, Berendt RR, Massman L, Danner L, Malard F, Vora J, Kahsay R, Olivier-Van Stichelen S (enero de 2021). "La base de datos y el metanálisis humano O-GlcNAcome". Datos científicos . 8 (1): 25. Código Bib : 2021NatSD...8...25W. doi :10.1038/s41597-021-00810-4. PMC 7820439 . PMID  33479245. 
  34. ^ Malard F, Wulff-Fuentes E, Berendt RR, Didier G, Olivier-Van Stichelen S (julio de 2021). "Automatización y automantenimiento del catálogo O-GlcNAcome: una base de datos científica inteligente". Base de datos (Oxford) . 2021 : 1. doi :10.1093/database/baab039. PMC 8288053. PMID  34279596 . 
  35. ^ Warnecke A, Sandalova T, Achour A, Harris RA (noviembre de 2014). "PyTMs: un complemento PyMOL útil para modelar modificaciones postraduccionales comunes". BMC Bioinformatics . 15 (1): 370. doi : 10.1186/s12859-014-0370-6 . PMC 4256751 . PMID  25431162. 
  36. ^ Yang Y, Peng X, Ying P, Tian J, Li J, Ke J, Zhu Y, Gong Y, Zou D, Yang N, Wang X, Mei S, Zhong R, Gong J, Chang J, Miao X (enero de 2019). "AWESOME: una base de datos de SNP que afectan las modificaciones postraduccionales de las proteínas". Nucleic Acids Research . 47 (D1): D874–D880. doi :10.1093/nar/gky821. PMC 6324025 . PMID  30215764. 
  37. ^ Morris JH, Huang CC, Babbitt PC, Ferrin TE (septiembre de 2007). "structureViz: vinculando Cytoscape y UCSF Chimera". Bioinformática . 23 (17): 2345–7. doi : 10.1093/bioinformatics/btm329 . PMID  17623706.
  38. ^ "1tp8 - Proteopedia, la vida en 3D". www.proteopedia.org .

Enlaces externos

( Copia de Wayback Machine )

(Copia de Wayback Machine)