1 UBICUITINA Y UBICUITINACIÓN Benjamín López Jimena
2 ÍNDICE INTRODUCCIÓN HISTÓRICA. UBICUITINA. EXPRESIÓN DE LA UBICUITINA.CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA. DESUBICUITINACIÓN. PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓN.
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4 INTRODUCCIÓN HISTÓRICA1942 – 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.
5 INTRODUCCIÓN HISTÓRICA1977 – 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.
6 INTRODUCCIÓN HISTÓRICAFinales 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
7 INTRODUCCIÓN HISTÓRICA1978 – 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.
8 INTRODUCCIÓN HISTÓRICA1980 – muchos APF-1 pueden conjugarse a la misma molécula de sustrato. – Descubrimiento de dos actividades enzimáticas nuevas: APF proteína amida sintetasa y amidasa.
9 INTRODUCCIÓN HISTÓRICA1980 – Wilkinson, Urban & Haas: APF-1 idéntica a ubicuitina. Tiene una secuencia de aminoácidos bastante conservada y ampliamente distribuida en eucariotas. – Hipótesis de marcaje con ubicuitina por aislamiento y caracterización de las actividades enzimáticas de E1, E2 y E3 por separado.
10 INTRODUCCIÓN HISTÓRICA1982 – 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.
11 INTRODUCCIÓN HISTÓRICA2002 – 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.
12 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)
13 UBICUITINA
14 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.
15 EXPRESIÓN DE LA UBICUITINA2 familias de genes Ub cuyos productos son proteínas de fusión.
16 CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINAE1: enzima activadora de la ubicuitina.
17 CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINAE2: proteína conjugadora transportadora de ubicuitina. E3: enzima ubicuitina ligasa.
18 CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA
19 CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINA
20 CONJUGACIÓN DE LA UBICUITINATetraubicuitina
21 DESUBICUITINACIÓN Proceso inverso a la conjugación.Enzimas desubicuitinantes o isopeptidasas: UCH, UBP, DUB.
22 PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓNLa 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.
23 PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓNDos protagonistas de este proceso: Ubicuitina. Proteasoma.
24 PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓNProteasoma 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.
25 PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓNComplejo 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.
26 PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓNBase: 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.
27 PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓNReconocimiento y unión del sustrato poliubicuitinado por el receptor en 19S. Despliegue mecánico de la proteína sustrato, dependiente de ATP. Introducción de proteína desplegada en 20S, después de la actuación de isopeptidasas. Rotura de la proteína en fragmentos de 8 a 9 residuos. Salida de los péptidos por el extremo 19S opuesto.
28 PROTEÓLISIS: LA SEÑAL DE DESTRUCCIÓNProteólisis mediada por ubicuitina y sus muchas funciones biológicas
29 BIBLIOGRAFÍA Advanced information on the Nobel Prize in Chemistry, 6 October 2004 Information Department, P.O. Box 50005, SE Stockholm, Sweden Website: Vía de la ubicuitina-proteasoma. María Cascales Angosto. 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 Encuentros en la Biología. Diciembre del 2004. Vídeo proteasoma. Biochemistry. Fifth Edition. Lubert Stryer, Jeremy Berg, John Tymoczko, Neil D. Clarke