Reguladores de proteínas unidos covalentemente

Muchas proteínas están reguladas por moléculas enlazadas covalentemente, incluidos grupos funcionales, como las fracciones de metilo o acetilo, y proteínas pequeñas, como la ubiquitina.

Los enlaces covalentes se producen en aminoácidos específicos de la cadena polipeptídica. Por ejemplo, los grupos fosfato se unen covalentemente a la serina, la treonina o la tirosina; Los grupos metilo y acetilo están unidos a la lisina; y la ubiquitina está ligada a los residuos de lisina, cisteína, serina o treonina.

Una enzima o un par de enzimas cataliza de forma reversible estas modificaciones postraduccionales: una acetiltransferasa puede acetilar una proteína, mientras que una desacetilasa puede eliminar posteriormente el grupo.

Estas modificaciones pueden alterar la función o localización de una proteína en una célula.

Por ejemplo, la acetilación de las proteínas histonas regula la expresión génica al abrir la estructura del ADN para activar la transcripción génica. Por otro lado, se sabe que la metilación de las proteínas histonas reprime la transcripción al endurecer la estructura.

Otro ejemplo es p53, una proteína supresora de tumores multidominio que sufre varias modificaciones covalentes en respuesta al estrés. La exposición a agentes que dañan el ADN, como la radiación UV y gamma, puede dar lugar a la fosforilación de la proteína.

La fosforilación mejora la estabilidad y activa p53, haciendo que se una al ADN dañado por la radiación y evite que las células con ADN mutado se dividan sin control.

Además de la fosforilación, los diferentes tipos de modificaciones que ocurren en una sola molécula de proteína, como p53, le permiten controlar con precisión sus funciones, como la detención del ciclo celular, la reparación del ADN y la apoptosis de una célula.