Proteínas marcadas para su destrucción (2004)

Una célula humana contiene varios cientos de miles de diferentes proteínas. Las funciones de estas proteínas son muy diversas ya que pueden: acelerar reacciones químicas en la forma de enzimas, actuar como señales en forma de hormonas, desempeñar un rol fundamental dentro de sistema de defensa inmunológico y ser responsables de la forma de la célula y su estructura. El premio Nobel de química del año 2004 fue otorgado a tres científicos: Aaron Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose, que contribuyeron a dilucidar mecanismos mediante los cuales la célula regula la presencia de ciertas proteínas a través de un proceso en el cual las proteínas que serán degradadas son marcadas con un polipéptido.

La degradación de las proteínas en las células tiene lugar en una serie de pasos que resultan en que las proteínas que van a ser degradadas son marcadas con el polipéptido ubiquitina. Este polipéptido está formado por 76 aminoácidos y debido a que fue encontrado en numerosos tejidos de diferentes organismos (excepto en las bacterias, se la denominó ubiquitina, nombre que proviene del latín y que significa “en todos lados”). Este proceso le permite a la célula a destruir las proteínas con una alta especificidad y es un tipo de regulación que requiere energía. Este tipo de modificación es diferente de otro tipo de modificaciones reversibles que sufren las proteínas, tales como la fosforilación, ya que la regulación a través de poliubiquitinización (la unión de varias moléculas de ubiquitina a una proteína) es, en general, irreversible, ya que la proteína marcada es destruida. La destrucción ocurre en los proteosomas. Una célula humana posee alrededor de 30.000 de estas estructuras, que poseen forma de barril y pueden degradar todo tipo de proteínas hasta péptidos de 7 a 9 aminoácidos de longitud. La superficie activa de los proteosomas se encuentra en la superficie interna de la estructura, lugar que no está expuesto al resto de la célula. La única vía para acceder a la superficie del proteosoma es a través de una “cerradura” que reconoce proteínas marcadas con ubiquitina, las desnaturaliza consumiendo ATP y las admite dentro de la estructura donde son degradadas una vez que la marca con ubiquitina ha sido eliminada. Los péptidos formados son eliminados por el otro extremo del proteosoma.

A través de este descubrimiento se ha podido entender cómo la célula controla, a nivel molecular, procesos muy importantes desde el punto de vista bioquímico, tales como el ciclo celular, los mecanismos de reparación del ADN, la transcripción genética y el sistema de control de calidad de las proteínas recién sintetizadas. La información obtenida acerca de este sistema de degradación de proteínas ha contribuido a explicar cómo funciona el sistema inmune. Se ha podido establecer también que, cuando se producen defectos en este mecanismo, se pueden producir algunas enfermedades, entre ellas ciertos tipos de cáncer. Por ejemplo, la proteína p53 ha sido denominada “guardián del genoma” y es un gen supresor de tumores. Esto significa que mientras una célula pueda producir esta proteína se detiene el desarrollo de cáncer. Por otro lado, se ha encontrado que esta proteína está mutada en por lo menos 50% de las distintas variedades de cáncer conocidas. La cantidad de p53 en una célula normal es baja, como consecuencia de su continua producción y degradación. La ruptura está regulada a través de la ubiquitinización y la formación de un complejo con otra proteína, la enzima E3. Si la célula sufrió algún proceso que produjo daños en su ADN, la p53 sufre modificaciones y no se puede unir a E3. De este modo, el proceso de degradación se detiene y la cantidad de p53 aumenta drásticamente dentro de la célula. Estos aumentos pueden terminar en el desarrollo del cáncer.