Existen tres vías principales de degradación de proteínas en las células eucariotas, la vía lisosomal, la vía de ubiquitinación y la vía de caspasa.
1. Vía lisosomal: las proteínas son degradadas por las enzimas correspondientes en el ambiente ácido de los isosomas y luego transportadas al citosol a través de la proteína transportadora de la membrana lisosomal para reponer la reserva metabólica del citosol. Proteínas intracelulares: los extremos N de algunas proteínas en el citosol contienen señales KFERQ, que pueden ser reconocidas y unidas por HSC70. El HSC70 ayuda a que estas proteínas ingresen a los lisosomas y sean degradadas por enzimas proteolíticas. Proteínas extracelulares: ingresan a las células mediante endocitosis o pinocitosis y se degradan en los lisosomas.
2. Vía de la enzima proteolítica-ubiquitina: una vía importante para la degradación de proteínas específicas, participando en diversas actividades metabólicas del cuerpo, principalmente degradando la proteína del ciclo celular, la ciclina, las proteínas relacionadas con el huso y los receptores de la superficie celular, como el receptor del factor de crecimiento epidérmico, factores de transcripción como NF-KB, supresores de tumores como P53, productos oncogénicos, etc., también se degradan a través de esta vía proteínas desnaturalizadas intracelulares y proteínas anormales en condiciones de estrés. Esta vía se basa en ATP y consta de dos pasos, a saber, la poliubiquitinación de la proteína objetivo. La proteína de poliubiquitinación es hidrolizada por el complejo enzimático proteolítico 26S.
(1) Base material:
Ubiquitina: proteína compuesta por 76 aminoácidos, ampliamente presente en eucariotas, también conocida como ubiquitina. Se transfiere a la proteína objetivo bajo la acción de una serie de enzimas para mediar en la degradación de la proteína objetivo.
Enzima proteolítica (proteosoma): complejo que reconoce y degrada proteínas ubiquitinadas. Está compuesto por más de 30 proteínas y enzimas. Su coeficiente de sedimentación es 26S. También se llama proteosoma 26S. Está compuesto por partículas catalíticas cilíndricas y partículas reguladoras en forma de tapa 19S. Es una enzima multifuncional con quimotripsina, tripsina, caspasa y otras actividades. El centro activo de todos los proteosomas contiene residuos Thr. La proteína sustrato ubiquitinada puede ser reconocida por la partícula reguladora en forma de tapa del proteasoma 26S, transportada al núcleo cilíndrico del 20S, hidrolizada en oligopéptidos bajo la acción de una variedad de enzimas y finalmente liberada del proteasoma. La ubiquitina se disocia del sustrato bajo la acción de la deubiquitinasa y regresa al citoplasma para su reutilización.
(2).
①Poliubiquitinación de la proteína diana: la enzima activadora de ubiquitina E1 utiliza ATP para combinar el residuo Gly en el extremo C de la molécula de ubiquitina con el suyo propio. Se forma un enlace sulfuro de alta energía entre el SH de la cisteína y la ubiquitina activada se transfiere a la enzima conjugadora de ubiquitina E2. Bajo la acción de la ubiquitina ligasa E3, la molécula de ubiquitina se transfiere de E2 a la proteína objetivo e interactúa. con la proteína objetivo El ε-NH2 de Lys de la proteína forma un enlace isopéptido, y luego el extremo C de la siguiente molécula de ubiquitina se conecta a lys48 de la ubiquitina anterior para completar la poliubiquitinación (generalmente más de 4)
②Las proteínas poliubiquitinadas son hidrolizadas por el complejo enzimático proteolítico 26S: las proteínas sustrato ubiquitinadas pueden ser reconocidas por las partículas reguladoras en forma de tapa del proteasoma 26S y transportadas al núcleo cilíndrico del 20S. Se hidrolizan en oligopéptidos bajo la acción de diversas enzimas y finalmente se libera del proteosoma. La ubiquitina se disocia del sustrato bajo la acción de la deubiquitinasa y regresa al citoplasma para su reutilización.
3. Vía de las caspasas: la vía de degradación de proteínas de la apoptosis.
Caspasa significa que el sitio activo de este tipo de proteasa es la cisteína extremadamente conservada y el ácido aspártico (aspasa) que escinde específicamente sustratos, denominados caspasa. Según sus funciones específicas, se dividen en caspasas reguladoras (caspasa1, 2, 4, 5, 8, 9, 10) y caspasas efectoras (caspasa3, 6, 7, 11).
La caspasa existe en las células normales en forma de zimógeno y se activa una vez iniciada la apoptosis.
Una vía está mediada por el dominio de la muerte después de que la molécula señal de muerte se une al receptor, lo que hace que la caspasa-8 se catalice en una proteasa con actividad hidrolasa, hidrolizando la caspasa-3, 6, 7, etc., caspasa-3, 6. , 7 actúa sobre el sustrato para degradarlo, lo que lleva a la apoptosis celular; la otra vía está mediada por el citocromo C ubicado en las mitocondrias, activando la caspasa-9, y la caspasa-9 activada luego activa la caspasa-3. Las proteínas que se degradan durante la apoptosis incluyen: enzimas reparadoras de daños en el ADN, pequeños componentes de la ribonucleoproteína nuclear U1, láminas nucleares, actina y proteínas de revestimiento. La degradación de estas enzimas y proteínas conduce a la formación de células apoptóticas. digerido por fagocitos.
4. Otros: Algunos orgánulos tienen enzimas proteolíticas únicas para garantizar que diversas actividades metabólicas en la célula se desarrollen de manera ordenada. Como la proteasa La mitocondrial, la hidrolasa Kex2 en Golgi, el sistema de hidrolasa en la superficie de la membrana celular, etc.