Chaperón molecular: cómo evitar situaciones adhesivas
Alrededor de una veintena de familias de proteínas cumplen los requisitos para actuar como chaperones moleculares: ayudar al plegado adecuado de varias cadenas polipeptídicas, contribuyendo en la disponibilidad de un conformado in vivo estable y activo. Los txaperones, de cara a la secuencia, no tienen nada que ver con las proteínas que ayudan a doblar y no tienen ninguna interacción con ellas después de que las proteínas hayan tomado su estructura tridimensional original. Al menos siete familias se sintetizan bastante en situaciones de estrés (tanto térmico como químico).
Actuar o no como txaperón depende de su capacidad para reconocer y unificar las regiones hidrofóbicas de proteínas que se extienden al medio intracelular. Estas proteínas comienzan a trabajar en la síntesis y plegado de las cadenas polipeptídicas o en la pérdida de la estructura original provocada por cualquier tipo de estrés ambiental. Evita el enlace reversible y no covalente entre la proteína y el txaperón, así como las interacciones intermoleculares entre regiones hidrofóbicas (adhesivas) sometidas al disolvente (agregación irreversible) o a la proteólisis temprana de la cadena polipeptídica.
A pesar de que estas proteínas desempeñan un papel biológico importante, no conocemos con precisión su mecanismo de actuación. La estructura cristalina de varios chaperones ha permitido investigar a través de la mutagénesis direccional y postular el supuesto mecanismo de actuación. El más conocido de los sistemas es el GroE, formado por una Txaperonina, el Groel y su correspondiente socio de txaperonina, Groes. El groel es un tetradecámero con dos anillos formados por dos subunidades iguales. En la cavidad de cada anillo se encuentra el sustrato proteico que hay que plegar, que impide interacciones con otras proteínas y por tanto posibles agregaciones.
El groes es una proteína heptamérica que diarde como manta de la "olla" o cavidad del GRoel y que permite su eliminación al sustrato proteico en condiciones adecuadas para que por sí mismo se intente obtener una estructura original. Estas proteínas, de forma unitaria y con un gasto energético (por hidrólisis del ATP por Groel), permiten obtener el plegado adecuado de numerosas secuencias polipeptídicas. Desde el punto de vista funcional, cabe destacar que la estructura oligomérica del Groel permite la comunicación entre subunidades del mismo y distinto anillo para optimizar la actividad del sistema.
Las preguntas que queremos responder a través del proyecto y que nos ayudarán a comprender su mecanismo de actuación son:
- En las conformaciones que pueden tener las cadenas polipeptídicas a lo largo de su plegado, ¿quién tiene interacciones estables con la txaperonina?
- ¿Cómo influyen en las funciones biológicas de los txaperones los cambios de unión producidos por diferentes enlaces (nucleótidos, sustratos...)?
- ¿La txaperonina es capaz de plegarse y oligomerizarse sin la ayuda de otras proteínas? En otras palabras, ¿qué ayuda a la txaperonina cuando está en plegado, en condiciones fisiológicas y de estrés?
- Título del proyecto: Relación entre estructura y función en chaperoninas tipo I (DGICYT PB97-1225).
- Objetivo: Análisis de las bases estructurales de la actividad txaperonaria.
- Director: Arturo Muga Villate
- Equipo de investigación: Asier Galan,Aitor Hierro, Adelina Prado,Begoña Sot y Maria Angeles Urbaneja
- Departamento: Bioquímica y Biología Molecular
- Centro: Facultad de Ciencias
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