Algunos puntos importantes ya fueron cubiertos por Andrew Salij, pero pensé que algunos más también podrían ser útiles.
El plegamiento de proteínas es (generalmente) un proceso que se dirige a la conformación polipeptídica más estable que se puede lograr a través de la ruta que requiere la menor inversión de energía para alcanzar esa conformación. Se debe tener en cuenta que, si una proteína particular necesita alcanzar una conformación que requiera un aporte de energía adicional, existen mecanismos celulares para agregar esa energía. “Más estable” se refiere a la conformación que requiere menos energía para mantenerse. Diferentes condiciones pueden alterar qué conformación es más estable. Algunos ejemplos de esto incluyen el solvente, la temperatura, el pH, etc. Las ligeras fluctuaciones en las condiciones pueden provocar ligeras fluctuaciones o “vibraciones” en la estructura.
Entonces, ¿cómo se ve el proceso de plegamiento de proteínas? Uno puede aproximarse aproximadamente al concepto pensando en los siguientes pasos:
1. Polipéptido desordenado. Esta cadena de aminoácidos aún no ha comenzado a retirarse.
2. Pruebas de conformación. Las subsecciones del polipéptido se doblan rápidamente y luego se despliegan cuando “prueba” las diversas conformaciones que están disponibles. Las conformaciones inestables vuelven rápidamente a un estado desordenado.
3. Glóbulo fundido. Las subsecciones del polipéptido han entrado en un estado relativamente estable. Las estructuras secundarias han comenzado a formarse. Aparece una especie de estructura general suelta, pero está sujeta a cambios. Los parches hidrofóbicos comienzan a empacarse en el centro de la molécula (debido al ambiente acuoso). Pruebas de conformación adicionales están ocurriendo. A medida que se acumulan estructuras estables, el plegado se canaliza en una forma general.
¿Qué tipo de azúcar contienen el ARN y el ADN?
¿Por qué se encuentra la síntesis de ARNr dentro del nucleolo?
4. Proteína plegada. Se logra la conformación general más estable, los parches hidrófobos se oscurecen desde el agua en el núcleo y la proteína puede comenzar a realizar su función (y / o ser utilizado por otros componentes celulares).
Imagen de: colapso hidrofóbico
Otra forma de visualizar el plegamiento de proteínas es un diagrama topográfico. (Las diferentes representaciones de esto están tanto arriba como debajo de este párrafo). Piense en una pelota rodando en un pozo. La parte superior del pozo es el estado de energía más alto y el fondo del pozo es el estado de energía más bajo (conformación más estable). A medida que la bola rueda hacia abajo, debe navegar alrededor de los baches (extremos locales) que indican los caminos de plegado que requieren una entrada adicional de energía para entrar. Puede quedar atrapado entre los baches mientras desciende parcialmente a un lado del pozo, lo que da como resultado una conformación final diferente que es menos estable que la que está en la parte inferior.
Imagen de: sciencedaily.com
Para considerar el plegamiento de proteínas por completo, uno debe darse cuenta de que las proteínas no siempre se doblan por sí solas. A veces, los chaperones moleculares ayudarán a las proteínas a lograr una conformación funcional de baja energía. Las chaperonas moleculares son generalmente otras proteínas que se pueden unir a polipéptidos desplegados, glóbulos fundidos y otros compuestos intermedios y afectan la forma en que continúan plegándose. A menudo reconocen polipéptidos desplegados o mal plegados uniéndose a parches hidrofóbicos expuestos que generalmente están enterrados dentro de proteínas plegadas adecuadamente. También pueden reconocer otras cualidades, pero las cadenas laterales hidrofóbicas expuestas son las más centrales del proceso.
Un gran ejemplo de chaperones moleculares en acción es la vía bacteriana (ver a continuación, a la izquierda) que involucra el factor disparador, DnaK (y DnaJ y GrpE), el complejo GroEL / GroES y las proteasas.
A medida que un polipéptido se separa del ribosoma, el factor desencadenante lo une y lo mantiene en una conformación abierta (desplegada) para evitar el plegamiento incorrecto antes de que se haya alargado por completo. Después de la liberación, si hay parches hidrofóbicos expuestos (particularmente los enriquecidos en leucina y flanqueados por residuos básicos), el chaperón DnaK se une y utiliza DnaJ para hidrolizar ATP a ADP y replegar el polipéptido. GrpE libera la molécula de ADP. Esta entrada de energía ayuda a superar cualquier mínimo local en el que el polipéptido pueda haber quedado atrapado (ver diagramas de energía topográficos). Si DnaK no puede corregir el polipéptido mal plegado, pasa el polipéptido al complejo GroEL / GroES. Este complejo se asemeja a una jarra, con GroEL siendo el cuerpo de la jarra y GroES siendo la tapa. El polipéptido se coloca dentro y el complejo hidroliza 7 ATP por ciclo para corregir el mal plegamiento. Los aminoácidos polares están orientados hacia la cavidad dentro del complejo para simular el ambiente acuoso de la célula. Finalmente, si el complejo GroEL / GroES no puede reparar el polipéptido mal plegado, se transfiere a las proteasas para que se degraden. Sin embargo, si DnaK o GroEL / GroES son capaces de corregir el polipéptido, la célula puede crear una proteína funcional.
Imagen de: 2D – Protein Folding / Stability
Hay muchos más factores que contribuyen a la forma en que se doblan las proteínas, pero esta respuesta debe proporcionar una buena visión general del proceso. ¡Espero que mi explicación haya sido útil!
