16.1: Resumen de la distribución y el tráfico de proteínas

Las células eucariotas tienen diferentes orgánulos unidos a la membrana con distintos requisitos de proteínas. El proceso por el cual las proteínas se dirigen a un orgánulo específico se llama clasificación de proteínas.

La clasificación de proteínas puede ser de dos tipos: clasificación basada en señales y tráfico basada en vesículas. En la clasificación basada en señales, las secuencias específicas de aminoácidos llamadas señales de clasificación dirigen las proteínas a la ubicación adecuada dentro de la célula, ya sea a través del transporte activado o por translocación de proteínas. En el transporte cerrado, las proteínas plegadas con señales de localización nuclear expuestas son reconocidas por los receptores citosólicos solubles. El receptor citosólico se une a la carga y la transporta a través del núcleo al pasar a través del complejo de poros nucleares incrustado en la membrana nuclear.

Por el contrario, los precursores de las proteínas se translocan o se mueven desde el citosol a diferentes orgánulos como las mitocondrias, el cloroplasto, el retículo endoplásmico (RE) y los peroxisomas. Durante la translocación de proteínas, las chaperonas citosólicas se unen y despliegan la proteína objetivo para guiarlas a la superficie del orgánulo. Los receptores específicos en la membrana de un orgánulo reconocen las secuencias de señal en el precursor de proteína desplegado y se unen a ellas. La cadena peptídica desplegada se enhebra a través de transportadores especializados llamados translocons para atravesar la membrana de la bicapa lipídica y alcanzar la luz del orgánulo.

La clasificación de proteínas por tráfico vesicular implica el movimiento de proteínas en estructuras unidas a la membrana llamadas vesículas de transporte. Las proteínas solubles en el lumen del RE se empaquetan en las vesículas de transporte y se desprenden de la membrana del RE. Los marcadores moleculares que se muestran en la membrana del orgánulo guían la entrega y fusión adecuadas de las vesículas de transporte.

La clasificación de proteínas se produce durante la traducción o después de la síntesis de proteínas mediante dos procesos distintos: la clasificación basada en señales y el tráfico basado en vesículas. La clasificación basada en señales emplea dos modos de transporte: el transporte controlado y la translocación de proteínas.

Las proteínas nucleares se transportan activamente desde el citosol hasta el núcleo a través de los complejos de poros nucleares incrustados en la envoltura nuclear. Este proceso se denomina transporte con compuertas.

Estas proteínas contienen secuencias específicas de aminoácidos llamadas señales de clasificación que son reconocidas por un receptor de clasificación que transporta la proteína al núcleo.

Las proteínas dirigidas a los cloroplastos, las mitocondrias y el retículo endoplásmico se importan a través de transloconos, proteínas transmembrana especializadas, en un proceso llamado translocación de proteínas.

Durante la translocación, las proteínas chaperonas en el citosol se unen a la proteína diana y la entregan a la membrana, donde las señales de clasificación son reconocidas por los receptores de importación del translocón. Mediante la hidrólisis de ATP, la proteína objetivo se despliega y se transporta a través de un canal en el translocón para llegar a su destino dentro del orgánulo.

En el tráfico vesicular, las proteínas solubles se empaquetan desde la luz del retículo endoplásmico y se cargan en vesículas de transporte unidas a la membrana.

Las vesículas transportadoras brotan de la membrana del retículo endoplásmico y se fusionan con la membrana de Golgi o la membrana celular sin atravesar las bicapas lipídicas para llevar las proteínas a su ubicación objetivo.