El translocón (también conocido como translocador o canal de translocación ) es un complejo de proteínas asociado con la translocación de polipéptidos a través de membranas. [1] En eucariotas, el término translocón se refiere más comúnmente al complejo que transporta polipéptidos nacientes con una secuencia señal de dirección al espacio interior (cisternal o lumenal) del retículo endoplásmico (RE) desde el citosol . Este proceso de translocación requiere que la proteína atraviese una bicapa lipídica hidrofóbica . El mismo complejo también se utiliza para integrar proteínas nacientes en la propia membrana ( proteínas de membrana ). En los 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 canal el heterotrimérico Sec61 . [3] En procariotas, el complejo de canales homólogos 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 su huésped, lo que les permite exportar factores de virulencia a sus células diana. [5]
El canal de translocación es un complejo proteico heterotrimérico llamado SecYEG en procariotas y Sec61 en eucariotas. [6] Consta de las subunidades SecY, SecE y SecG. La estructura de este canal, en su estado inactivo, ha sido resuelta mediante cristalografía de rayos X en arqueas . [4] SecY es la subunidad del 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 centro de la membrana hay una estructura formada por un anillo poroso de seis aminoácidos hidrófobos que proyectan sus cadenas laterales hacia el interior. Durante la translocación de proteínas, el tapón se aparta 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). Para otros componentes, como el complejo señal peptidasa y el receptor SRP, no está claro hasta qué punto se asocian sólo de forma transitoria al complejo translocón. [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: la translocación cotraduccional que ocurre mientras ocurre la traducción, y dos tipos de translocación postraduccional que ocurre después de la traducción, cada una de las cuales se observa 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 SecA ATPasa. [10]
En la translocación cotraduccional, 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 introduce a través del canal como una cadena desplegada de aminoácidos, potencialmente impulsada por un trinquete browniano . Una vez finalizada la traducción, 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 eucariotas, las proteínas que se van a translocar al retículo endoplásmico 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 endoplásmico. Este evento de reconocimiento se basa en una secuencia señal N-terminal específica que se encuentra en los primeros codones del polipéptido que se va a sintetizar. [10] Las bacterias también utilizan un SRP, junto con una chaperona YidC que es similar al eucariota TRAM. [13] [10]
El translocón también puede translocar e integrar proteínas de membrana en la orientación correcta en la membrana del retículo endoplásmico. El mecanismo de este proceso no se comprende 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 parada de transferencia y abierto por secuencias de señales incrustadas, el tapón cambia entre sus estados abierto y cerrado para colocar hélices en diferentes orientaciones. [10]
En 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 haya eliminado todo el péptido. [10]
En las bacterias, el mismo proceso se realiza mediante una ATPasa "empujadora" conocida como SecA , a veces asistida por el complejo SecDF en el otro lado responsable de tirar. [14] La SecA ATPasa utiliza un mecanismo de "empujar y deslizar" para mover un polipéptido a través del canal. En el estado unido a ATP, SecA interactúa a través de un dedo de dos hélices con un subconjunto de aminoácidos en un sustrato, empujándolos (con hidrólisis de ATP) hacia el canal. Luego, la interacción se debilita cuando SecA entra en el estado unido a ADP, lo que permite que la cadena polipeptídica se deslice pasivamente en cualquier dirección. Luego, SecA toma una sección adicional del péptido para repetir el proceso. [10]
Los translocadores también pueden mover polipéptidos (como proteínas dañadas dirigidas a proteosomas ) desde el espacio cisternal del retículo endoplásmico hasta el citosol. Las proteínas ER son degradadas en el citosol por el proteosoma 26S , un proceso conocido como degradación de proteínas asociada al retículo endoplasmático , y por lo tanto deben ser transportadas por un canal apropiado. Este retrotranslocón sigue siendo enigmático.
Inicialmente se creía 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 opinión y se ha sugerido que varias proteínas diferentes son responsables del transporte desde la luz del RE hasta el citosol. [dieciséis]