RUTA UBIQUITINA-PROTEASOMA
Uno de los medios que emplean las células para controlar la función de las proteínas
es regular su concentración controlando el balance entre síntesis y degradación. El
proteasoma es el sistema más importante de degradación de proteínas. Es un
complejo de proteínas de 2500 KDa (26S) presente en la mayoría de los seres vivos.
Para que una proteína sea reconocida y degradada en el proteasoma es necesario un
marcaje previo con ubiquitina. La ubiquitinación de proteínas es un mecanismo de
etiquetado, como lo son la fosforilación o la glicosilación. Las proteínas ubiquitinadas
sufren degradación en el proteasoma 26S. Existen también un grupo de enzimas
(DUBs) que eliminan las ubiquitinas del sustrato. El proteasoma puede degradar
proteínas mal formadas o que precisan un recambio por antigüedad.
LA PROTEINA A DEGRADAR DEBE ESTAR MARCADA POR UBIQUITINA PARA QUE EL
PROTEASOMA LO RECONOZCA.
En la célula eucariota existen dos vías importantes de degradación de proteínas: la
ruta vacuolar y la ruta citoplásmica. En la ruta vacuolar participan los lisosomas, los
endosomas y el retículo. La ruta citoplásmica está mediada por el sistema ubiquitina-
proteasoma.
La ruta ubiquitina proteasoma es fundamental en la regulación de proteínas de vida
media corta. El proceso de ubiquitinación de una proteína requiere la participación de
tres tipos de enzimas:
La enzima activadora de ubiquitina E1
La enzima conjugadora de ubiquitina E2
La ubiquitina ligasa E3
Gracias a la acción de estas tres enzimas el grupo carboxilo de la glicina del extremo
carboxilo terminal de la ubiquitina forma un enlace con el grupo epsilon amino de un
residuo de lisina del sustrato. Hay gran número de enzimas implicadas en
ubiquitinación. Actualmente se cree que la especificidad de la ubiquitinación radica en
el reconocimiento de los sustratos por las enzimas de tipo E, principalmente por la E3
ligasa. Se estima que en el proteoma humano existen 16 enzimas del tipo E1, 53 del
tipo E2 y 527 del E3. Se puede considerar la ubiquitinación como un mecanismo de
señalización celular. La ubiquitinación juega un importante papel en la regulación de la
vida media de proteínas implicadas en la señalización intracelular, particularmente en
la regulación de los receptores acoplados a proteínas G y de las propias proteínas G.
El proteosoma es un complejo proteico de 2500 KDa. Está estructurado en tres
subunidades:
Una subunidad 20S que es la partícula núcleo de 670 KDa, con actividad catalítica
Dos subunidades 19S con actividad reguladora
La subunidad 20S tiene forma de barril y es un complejo de cuatro anillos apilados
(véase la animación). Cada anillo está compuesto de siete proteínas. Estos anillos son
idénticos dos a dos, los dos externos y los dos centrales, a los anillos externos se les
llama anillos alfa y a los centrales anillos beta. El sitio activo encargado de romper el
enlace peptídico se encuentra en el interior de la cavidad de la subunidad 20S entre
los dos anillos beta. Los anillos alfa forman un pequeño canal que permanece cerrado,
las subunidades reguladoras 19S permiten la apertura de este canal y la entrada del
sustrato al proteasoma. Las subunidades reguladoras 19S son un complejo de cerca
de 1000 kDa formado por, al menos, 19 proteínas. Las subunidades 19S se pueden
unir a los dos extremos de la subunidad 20S formando el proteasoma 26S. Cada
