Biología (08) · Unidad 7 — La expresión de la información genética
A dónde va cada proteína: el péptido señal
Todas las proteínas empiezan a fabricarse en ribosomas libres. Las que van a salir de la célula, a la membrana o a los lisosomas traen al principio un péptido señal: la SRP lo reconoce, frena la traducción y lleva el ribosoma al retículo endoplásmico rugoso, donde la cadena entra al lumen mientras se fabrica. Las que se quedan en el citosol, el núcleo, las mitocondrias o los peroxisomas terminan en ribosomas libres.
La explicación
El problema: una dirección escrita en la propia proteína
Una célula del páncreas fabrica a la vez enzimas digestivas que tiene que sacar afuera, proteínas que se quedan en el citosol y otras que van al núcleo o a las mitocondrias. Todas salen de ribosomas iguales. ¿Cómo sabe cada una a dónde ir?
La respuesta es que cada proteína lleva su «dirección postal» escrita en su propia secuencia de aminoácidos: un tramo corto que funciona como etiqueta. La más importante es la que manda al retículo endoplásmico.
Dos destinos para los ribosomas
Ribosomas pegados al retículo endoplásmico rugoso (RER): fabrican las proteínas que se van a secretar (insulina, enzimas digestivas, anticuerpos), las de la membrana plasmática (receptores, bombas, canales), las de los lisosomas y las que se quedan en el propio RE o en el Golgi.
Es importante entender que no hay dos clases de ribosomas: son los mismos. Un ribosoma está libre o pegado al RE según qué proteína esté fabricando en ese momento.
La hipótesis del péptido señal
Günter Blobel propuso en los años setenta (y le valió el Nobel en 1999) que las proteínas destinadas al RE traen en su extremo amino un péptido señal: una tira de unos 15 a 30 aminoácidos, muchos de ellos hidrofóbicos. Como el extremo amino es lo primero que sale del ribosoma (tema 7.5), la señal aparece apenas empieza la traducción. Lo que sigue pasa así:
2. Sale el péptido señal y lo reconoce la SRP (partícula de reconocimiento de la señal, una ribonucleoproteína).
3. La SRP se une a la señal y al ribosoma, y frena la traducción.
4. La SRP se pega a su receptor en la membrana del RE. El ribosoma queda sobre un translocón, un canal proteico de la membrana.
5. La SRP se suelta y la traducción sigue: la cadena entra al lumen del RE a medida que se fabrica (cotraduccionalmente).
6. Una enzima del lumen, la peptidasa señal, corta el péptido señal. La proteína madura ya no lo tiene.
7. Al terminar, el ribosoma se suelta y vuelve al citosol.
Por eso el RER se ve «rugoso»: está tapizado de ribosomas que están fabricando, justo en ese momento, proteínas con señal.
Proteínas de membrana
Si además del péptido señal la cadena tiene un tramo hidrofóbico en el medio (una señal de anclaje o de «detención de la transferencia»), ese tramo se queda atravesando la membrana del RE en lugar de pasar al lumen. Así se fabrican las proteínas transmembrana: nacen insertadas en la membrana del RE y llegan a la membrana plasmática viajando en vesículas.
Después del RE
En el lumen la proteína se pliega con ayuda de chaperonas y muchas reciben azúcares (glicosilación). Después viaja en vesículas al complejo de Golgi, que termina de modificarla y la clasifica: a la secreción, a la membrana plasmática o a los lisosomas (temas 4.1 a 4.3). Es el camino que mostró George Palade siguiendo aminoácidos radiactivos en células del páncreas: RER → Golgi → gránulos de secreción → afuera.
Las otras direcciones
Las proteínas que van al núcleo, a las mitocondrias o a los peroxisomas también tienen señales, pero distintas, y se reconocen después de que la proteína se terminó en un ribosoma libre. Por ejemplo, una proteína nuclear tiene una señal de localización nuclear que le abre paso por los poros. Una proteína sin ninguna señal se queda en el citosol.
Cómo se resuelve
2. ¿Sale de la célula, queda en la membrana plasmática, va al lisosoma o se queda en el RE o el Golgi? Péptido señal, ribosomas del RER.
3. ¿Se queda en el citosol, o va al núcleo, a la mitocondria, al cloroplasto o al peroxisoma? Ribosomas libres.
4. Si te preguntan el largo de la proteína madura, restá el péptido señal: se corta en el lumen.
Un linfocito B fabrica anticuerpos, que secreta a la sangre. Un anticuerpo recién traducido tiene un péptido señal de 19 aminoácidos en una de sus cadenas, que mide 233 aminoácidos antes de cortar la señal. Contá el camino de esa cadena desde el ribosoma hasta afuera y decí cuánto mide madura.
El planteo: es una proteína de secreción. Entonces tiene péptido señal, se termina en el RER y sale por la vía RE → Golgi → vesículas.
2. La SRP reconoce la señal apenas asoma del ribosoma, se pega y frena la traducción.
3. Al RE. La SRP se une a su receptor en la membrana del RE; el ribosoma queda sobre el translocón y la SRP se suelta.
4. Entra al lumen mientras se fabrica. La peptidasa señal corta los 19 aminoácidos de la señal.
5. Se pliega y se glicosila en el RE, y viaja en vesículas al Golgi.
6. Del Golgi a afuera, en vesículas de secreción que se fusionan con la membrana plasmática (exocitosis).
El largo: 233 − 19 = 214 aminoácidos en la cadena madura.
Por qué no se queda en el citosol: porque la señal se reconoce durante la traducción. Si el gen perdiera el tramo que codifica el péptido señal, la cadena se terminaría en un ribosoma libre y quedaría en el citosol, sin poder salir.
Dónde se pierde el punto: en hacer que la proteína «se fabrique entera y después entre al RE», o en dar 233 como largo de la proteína madura.
En un experimento, a la secuencia de la globina (una proteína del citosol de los glóbulos rojos en formación) se le agrega al principio el tramo que codifica un péptido señal de una proteína de secreción. ¿Qué se espera que pase con la globina? ¿Qué dice eso sobre la hipótesis de Blobel?
Se espera que la globina entre al retículo endoplásmico. Con la señal en su extremo amino, apenas sale del ribosoma la reconoce la SRP, que lleva el ribosoma al RE, y la cadena entra al lumen mientras se fabrica. La peptidasa señal corta la señal agregada.
El experimento al revés: si a una proteína de secreción se le saca el péptido señal, queda en el citosol. La señal no sólo alcanza: hace falta.
Qué no prueba: que la globina vaya a funcionar ahí adentro. La dirección la decide la señal; la función, el resto de la secuencia.
Dónde se pierde el punto: en pensar que la globina «no puede» entrar porque es de citosol. El destino no está en el tipo de proteína: está en la señal.
Dónde se cae la mayoría
- Creer que hay ribosomas «del RER» distintos de los libres. Son los mismos; el péptido señal de la proteína que fabrican los lleva al RE.
- Mandar las proteínas de mitocondrias o del núcleo al RER. Se fabrican en ribosomas libres y se reparten después, con otras señales.
- Ubicar el péptido señal en el extremo carboxilo. Está en el extremo amino, que es lo primero que sale del ribosoma.
- Pensar que la proteína madura conserva el péptido señal. La peptidasa señal lo corta en el lumen del RE.
- Olvidar que la SRP frena la traducción. La cadena no se termina en el citosol: entra al RE mientras se fabrica.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar A dónde va cada proteína: el péptido señal →Dónde entra este tema en el parcial
- Segundo parcial — La caseína de la vaca10 puntos · resuelto paso a paso
Los otros temas de la unidad 7
La expresión de la información genética