Buena pregunta. Las dos vías son muy diferentes, así que solo intentaré recorrerlas brevemente y espero que eso ayude.
Chaperona mediada por la autofagia (CMA):
CMA es bastante único debido a un par de características. A diferencia de otros tipos de autofagia, CMA no requiere la formación de un autofagosoma para transportar sustratos al lisosoma. En cambio, las proteínas citosólicas que se degradarán se transportan directamente a través de la membrana lisosómica de una manera dependiente de chaperonas (de ahí el nombre). CMA también es altamente selectivo en las proteínas que degrada. Solo las proteínas con un motivo peptídico particular de cinco se reconocen y se activan en el camino de la destrucción lisosómica.
La secuencia de reconocimiento permite el enlace de la chaperona, HSC70. Una vez que HSC70 se une a su sustrato, se localiza en la membrana lisosomal e interactúa con una proteína que se extiende a través de la membrana llamada LAMP-2A. Esto permite que el sustrato entre en el lumen y las enzimas lisosomales para comenzar la degradación. Uno de los aspectos de esta vía que encuentro más fascinante es el mecanismo regulador. El motivo de reconocimiento se carga en base, por lo que las modificaciones postraduccionales que afectan la carga (por ejemplo, la fosforilación de un sitio específico) pueden bloquear / promover la degradación de la CMA. Otro mecanismo de regulación de CMA puede ocurrir al enterrar el motivo en proteínas plegadas adecuadamente, pero exponiéndolo cuando la proteína está mal plegada.
fuente: Nature Reviews Biología Molecular de Células
¿En qué medida un biólogo molecular necesita conocer la química orgánica?
La autofagia mediada por Chaperone se regula al alza durante la respuesta de inanición (aunque creo que las otras formas de autofagia también) y parece ser más importante en algunas enfermedades neurodegenerativas.
Sistema Ubiquitin-Proteasome (UPS):
El UPS es mucho más general que el CMA y es responsable de la mayor parte de la degradación de las proteínas. Su función es fundamental para la célula, que no solo es responsable del manejo de proteínas mal plegadas o defectuosas, sino también del recambio normal de proteínas. El proteasoma sirve como el principal mecanismo de control de calidad de proteínas. Además de ser reciclado, los péptidos producidos por el proteasoma se muestran por MHC en la superficie para presentación antigénica. Es un proceso altamente regulado que puede sufrir cambios drásticos dependiendo de las condiciones particulares. Por ejemplo, durante la respuesta de IFN, el proteasoma se transforma en el “inmunoproteasoma” que se especializa en producir péptidos para presentación antigénica.
Para que una proteína se degrade a través de esta vía, debe estar marcada por ubiquitina, una pequeña proteína que se puede agregar después de la traducción. La ubiquitina se puede encadenar de diferentes maneras, formando diferentes “nudos” que señalan diferentes cambios (por ejemplo, diferentes patrones de ubiquitinación pueden cambiar la actividad de una proteína, la estabilidad, la localización y otras cosas). La señal para la degradación de la proteína suele ser una cadena de> 4 enlaces Ub K48. 3 enzimas diferentes (E1, E2, E3) participan en la ubiquitinación de una proteína de una manera dependiente de ATP.
Después de agregar la señal adecuada, la proteína se envía al proteasoma. El proteasoma es un complejo masivo formado por unidades clave de pareja. Creo que la estructura precisa del proteosoma está fuera del alcance de la pregunta, pero basta con decir que el mecanismo de degradación es muy diferente a la degradación lisosómica. Se producen pequeños péptidos (por lo general, algunos de largo) que pueden reciclarse o utilizarse para otros fines.
fuente: base de datos BioModels
Conclusión:
Las dos vías para la degradación de proteínas son bastante diferentes. CMA tiene características que lo distinguen de otros tipos de autofagia, principalmente que no requiere la formación de un autofagosoma. Mientras el UPS maneja la mayor parte de la degradación, CMA proporciona una degradación más especializada y específica. Ambas vías son, sin embargo, altamente reguladas y precisas.
Creo que también es importante mencionar que, si bien las diferentes vías proteolíticas tienen funciones distintas, en realidad probablemente todas trabajen juntas para mantener algún tipo de equilibrio (y parece haber evidencia de que las diferentes vías pueden compensarse mutuamente, al menos los diferentes tipos de autofagia). En otras palabras, es probable que haya mucha interferencia entre estos sistemas. Por ejemplo, los sustratos pueden ser compartidos por diferentes vías, permitiendo que una sola proteína se descomponga a través de diferentes vías.
Si tuviera que hacer una analogía, diría que el proteasoma es como un dron y el CMA proporciona un equipo parecido a un sello de la armada. Ambos funcionan de manera independiente y tienen usos no redundantes, pero aun así funcionan juntos.
Referencias
- Autofagia mediada por chaperonas: roles en la enfermedad y el envejecimiento
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/…
- http://www.sciencedirect.com/sci…
- Degradación de proteínas por la vía ubiquitina-proteasoma en estados normales y de enfermedad
- Control de calidad de las proteínas y eliminación del desperdicio de proteínas: el papel del sistema ubiquitina-proteasoma
