¿Qué es la proteólisis?
La proteólisis, o degradación de proteínas, es un proceso por el cual las proteínas de una célula pueden ser degradadas completamente (hasta sus aminoácidos constituyentes) o parcialmente (produciendo péptidos). Es decir, consiste en la hidrólisis de uno o más de los enlaces peptídicos que mantienen unidos a sus aminoácidos.
Este proceso puede ocurrir gracias a la participación de otras proteínas con actividad enzimática, en cuyos sitios activos se produce la hidrólisis de los enlaces. También puede ocurrir por métodos no enzimáticos, como por acción del calor o de sustancias con pH extremos (muy ácidas o muy básicas).
La degradación de proteínas se da tanto en bacterias como en animales y en plantas, pero es especialmente común en los animales, sobre todo a nivel del aparato digestivo, pues de ello depende la digestión y absorción intestinal de las proteínas ingeridas con la dieta.
La proteólisis es de suma importancia para el mantenimiento funcional y la regulación de múltiples procesos celulares y tiene que ver también con la eliminación de aquellas proteínas con errores de traducción, de plegamiento, de empaquetamiento, de importación, de funcionamiento, etc.
Es importante destacar que se trata de un proceso irreversible, sumamente efectivo y que también funciona en la “regulación de los reguladores”, pues no solo elimina aquellas proteínas que tienen actividades biológicas directas, sino también a aquellas que regulan a otras proteínas o la expresión de los genes correspondientes.
Tipos de proteólisis
Las proteínas internas de una célula pueden ser degradadas aleatoria o selectivamente o, lo que es igual, de manera controlada o no. A su vez, como se ha comentado, este proceso puede ocurrir por medio de enzimas especiales o debido a condiciones ambientales definidas como pH ácidos y/o alcalinos.
Es importante mencionar que cualquier proteína correctamente traducida, plegada o empaquetada, esconde una o más secuencias señales de degradación que son “crípticas” y que pueden exponerse cuando la proteína es perturbada estructuralmente por temperatura, pH, etc.
- Proteólisis por ubiquitinación. La ubiquitinación (sistema ubiquitina-proteosoma) es un sistema por el cual las proteínas pueden ser selectivamente hidrolizadas luego de ser marcadas específicamente para su degradación, proceso que puede ocurrir tanto en el citosol como en el núcleo celular. Este sistema tiene la capacidad de reconocer y destruir proteínas marcadas en el núcleo y en el citosol, así como de degradar las proteínas que no se pliegan correctamente durante su translocación desde el citosol hacia el retículo endoplásmico. Funciona principalmente mediante la adición o conjugación de las proteínas blanco a una pequeña proteína o péptido de 76 residuos aminoacídicos, más conocida como ubiquitina. Aquellas proteínas marcadas por ubiquitinación son degradadas en pequeños fragmentos por el proteosoma 26S, una proteasa de varias subunidades.
- Proteólisis por autofagia. La autofagia también es considerada por algunos autores como una forma de proteólisis, con la distinción de que esta ocurre dentro de un compartimento membranoso cerrado dirigido hacia los lisosomas (en las células animales), donde las proteínas contenidas en su interior son degradadas por las proteasas lisosomales.
- Proteólisis no enzimática. La temperatura, el pH, e incluso la concentración de sales de un medio puede provocar la hidrólisis de los enlaces peptídicos que mantienen unidos los aminoácidos de distintos tipos de proteínas, lo que ocurre por desestabilización e interrupción de los enlaces.
Funciones de la proteólisis
- Digestión de proteínas. Permite descomponer las proteínas de los alimentos para que los aminoácidos puedan ser absorbidos y utilizados por el cuerpo.
- Recambio proteico. Elimina proteínas viejas, dañadas o mal plegadas y las reemplaza por nuevas, manteniendo el equilibrio celular.
- Regulación de la actividad celular. Activa o inactiva proteínas (como enzimas u hormonas) mediante cortes específicos.
- Obtención de aminoácidos. Suministra aminoácidos necesarios para la síntesis de nuevas proteínas, energía u otras moléculas.
- Control del ciclo celular. Participa en procesos como la división celular y la apoptosis (muerte celular programada).
- Respuesta inmunitaria. Genera péptidos que se presentan en el sistema inmune para reconocer patógenos.
- Señalización celular. Interviene en rutas de comunicación celular al modificar proteínas reguladoras.
- Defensa frente a infecciones. Destruye proteínas de virus y bacterias o activa mecanismos de defensa.
Referencias
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., Walter, P. Essential cell biology. Garland Science.
- Maurizi, M.R. Proteases and protein degradation in Escherichia coli. Experientia.
- Varshavsky, A. Regulated protein degradation. Trends in biochemical sciences.
- Vierstra, R.D. Proteolysis in plants: mechanisms and functions. In Post-Transcriptional Control of Gene Expression in Plants. Springer.
- Wolf, D.H., Menssen, R. Mechanisms of cell regulation–proteolysis, the big surprise. FEBS letters.