16.1: Descripción general de la clasificación y el transporte de proteínas

Las células eucariotas tienen diferentes orgánulos unidos a membranas con distintos requerimientos de proteínas. El proceso mediante 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 basado en vesículas. En la clasificación basada en señales, secuencias de aminoácidos específicas llamadas señales de clasificación dirigen las proteínas a la ubicación adecuada dentro de la célula, ya sea mediante transporte controlado o mediante translocación de proteínas. En el transporte controlado, las proteínas plegadas con señales de localización nuclear expuestas son reconocidas por receptores citosólicos solubles. El receptor citosólico une la carga y la transporta a través del núcleo pasando a través del complejo de poros nucleares incrustado en la membrana nuclear.

Por el contrario, los precursores de proteínas se translocan o 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 hacia la superficie del orgánulo. Los receptores específicos de la membrana de un orgánulo reconocen las secuencias señal del precursor proteico desplegado y se unen a ellas. La cadena peptídica desplegada pasa a través de transportadores especializados llamados translocones para cruzar la membrana de la bicapa lipídica y llegar a la luz del orgánulo.

La clasificación de proteínas mediante tráfico vesicular implica el movimiento de proteínas en estructuras unidas a membranas llamadas vesículas de transporte. Las proteínas solubles en la luz 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.