Benjamín López Jimena

ÍNDICE

• INTRODUCCIÓN HISTÓRICA.

• UBICUITINA.

• EXPRESIÓN DE LA UBICUITINA.

• CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA.

• DESUBICUITINACIÓN.

• PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN.

Dada su <<ubicuidad>>, se denominó a esta proteína <<ubiquitin>>, lo que

debería llamarse en español <<ubicuitina>> y no <<ubiquitina>>. De

esta forma, mantiene la semejanza gráfica y fonética con el término inglés

original.

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA• 1942 – Schoenheimer: técnica de trazado

de isótopos.

• 1953 – Simpson: degradación de proteínas intracelulares requieren energía metabólica.

• 1971 – Hershko & Tomkins: degradación de la enzima tirosina aminotransferasa en células tumorales de hígado.

• 1975 – Goldstein et al.: Primer aislado de ubicuitina del timo bovino.

• 1977 – Goldknopf & H. Busch: observación de su unión covalente a otra proteína.

– Busch: Proteína A24.

– Goldknopf & Busch: A24 = H2A + proteína no histona.

• 1977 – Hunt & Dayhoff: identificación de la proteína no histona como ubicuitina.

• 1977 – Etlinger & Goldberg: creación de un sistema de degradación de proteínas anormales dependiente de ATP.

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

• Finales de los 70 y comienzos de los 80 – Aaron Ciechanover, Avram Hershko & Irwin Rose: descubrimiento y caracterización del sistema de degradación de proteínas mediado por la ubicuitina y dependiente de ATP, usando un lisado de reticulocitos.

A. Ciechanover

A. Hershko

I. Rose

• 1978 – Eliminación de la hemoglobina del lisado de reticulocitos por medio de una columna de celulosa DEAE. 2 fracciones.

• 1978 – Primera fracción: APF-1.

• 1979 – Segunda fracción, por precipitación salina, se divide en: proteína estabilizada por ATP + enzimas E1-E3.

• 1980 – Unión covalente de APF-1 marcado con I125 a proteínas del lisado.

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

• 1980 – muchos APF-1 pueden conjugarse a la misma molécula de sustrato.

– Descubrimiento de dos actividades enzimáticas nuevas: APF-1- proteína amida sintetasa y amidasa.

• 1980 – Wilkinson, Urban & Haas: APF-1 idéntica a ubicuitina. Tiene una secuencia de aminoácidos bastante conservada y ampliamente distribuida en eucariotas.

• 1981-1983 – Hipótesis de marcaje con ubicuitina por aislamiento y caracterización de las actividades enzimáticas de E1, E2 y E3 por separado.

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

• 1982 – Hershko et al.: método inmunoquímico para aislar conjugados ubicuitina-proteína de células intactas.

• 1985 – Pickart & Rose: existencia de múltiples E2, bioquímicamente distintas.

• 2000 – Ciechanover & Hershko: ganaron el premio Lasker de investigación médica básica.

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

• 2002 – Alberts et al.: 30% de los polipéptidos sintetizados en la célula son degradados rápidamente en el proteasoma.

• 2002 – Hershko: recibió la Medalla EB Wilson de Biología Celular.

• 2004 – Ciechanover, Hershko & Rose: PREMIO NOBEL DE QUÍMICA.

INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

UBICUITINA

• 76 aminoácidos; 8,6 kDa.• Pequeño tamaño.• Elevada estabilidad.• Ausencia de enlaces

disulfuro.• Excelente solubilidad.• Predominancia de

estructuras secundarias con enlaces de hidrógeno.

Estructura de la ubicuitina – 5 láminas beta (azul) y 1 hélice alfa

(rojo)

UBICUITINA

UBICUITINA

• Se une a las proteínas que van a ser degradadas, en un proceso denominado ubicuitinación.

• La ubicuitina actúa a modo de etiqueta para que la proteína pueda ser reconocida por el proteasoma para su degradación.

• Es una proteína termoestable. Está implicada en muchos procesos celulares.

EXPRESIÓN DE LA UBICUITINA

• 2 familias de genes Ub cuyos productos son proteínas de fusión.

CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA

• E1: enzima activadora de la ubicuitina.

CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA

• E2: proteína conjugadora transportadora de ubicuitina.

• E3: enzima ubicuitina ligasa.

CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA

CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA

CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA

Tetraubicuitina

DESUBICUITINACIÓN

• Proceso inverso a la conjugación.

• Enzimas desubicuitinantes o isopeptidasas: UCH, UBP, DUB.

PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN

La degradación de las proteínas celulares es un proceso controlado en el tiempo y estrictamente regulado, involucrado en numerosos procesos básicos de la vida y la muerte de la célula, en la salud y la enfermedad.

PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN

• Dos protagonistas de este proceso:

– Ubicuitina.

– Proteasoma.

• Proteasoma 26S: molécula de forma cilíndrica que reconoce y se une a las proteínas ubicuitinizadas y las destruye en su interior, consumiendo energía.

• Núcleo catalítico (CP): proteasoma 20S.– 4 anillos con 7 subunidades diferentes cada

uno, con simetría doble: los anillos forman una estructura .

– Actividades proteolíticas: tipo quimiotripsina, tipo tripsina, e hidrolasa peptidilglutamil.

PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN

• Complejo regulador 19S (RP): dos copias.– 18 subunidades de tamaños diferentes.– Misiones: receptor para la cadena de

ubicuitina, actividad ATPasa para desplegar la proteína y actividad isopeptidasa desubicuinante.

– Se divide en: base en contacto con 20S y entrada al canal, y cubierta o tapa.

PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN

– Base: • Rpt (trifosfatasa RP) anillo hexamérico, enzimas

implicadas en transporte de membrana.• Rpn (RP no ATPasa) repeticiones ricas en

leucina. Rpn10 se encuentra en el dominio de unión a la ubicuitina.

– Tapa:• Reconocimiento y eliminación de las cadenas de

ubicuitina de la proteína sustrato.

PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN

1. Reconocimiento y unión del sustrato poliubicuitinado por el receptor en 19S.

2. Despliegue mecánico de la proteína sustrato, dependiente de ATP.

3. Introducción de proteína desplegada en 20S, después de la actuación de isopeptidasas.

4. Rotura de la proteína en fragmentos de 8 a 9 residuos.

5. Salida de los péptidos por el extremo 19S opuesto.

PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN

PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN

Proteólisis mediada por ubicuitina y sus muchas funciones biológicas

• Advanced information on the Nobel Prize in Chemistry, 6 October 2004 Information Department, P.O. Box 50005, SE-104 05 Stockholm, Sweden E-mail: info@kva.se, Website: www.kva.se

• Vía de la ubicuitina-proteasoma. María Cascales Angosto. http://www.ranf.com/pdf/sesiones/ubiquitina.pdf

• El peculiar mecanismo de degradación de la ornitina decarboxilasa fúngicaFrançoise Sorais, Gustavo Niño-Vega y Gioconda San-Blas. Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, Centro de Microbiología y Biología Celular, Caracas,Venezuela. Rev Iberoam Micol 2003; 20: 1-5.

• Premio Nobel de Química 2004. Encuentros en la Biología. Diciembre del 2004.

• Vídeo proteasoma. http://www.hhmi.org/biointeractive/animations/proteasome/prot_frames.htm

• Biochemistry. Fifth Edition. Lubert Stryer, Jeremy Berg, John Tymoczko, Neil D. Clarke

BIBLIOGRAFÍA