Qué son las proteínas chaperonas?

Por Hannah Simmons, M.Sc.Revisado por Deepthi Sathyajith, M.Pharm.

Las chaperonas son una familia de proteínas que desempeñan un papel vital en la estabilización de las proteínas desplegadas. Esta estabilización ayuda en muchos procesos como la translocación, la degradación y el plegado.

La calnexina, una chaperona, se caracteriza por ayudar al plegado de proteínas y al control de calidad, asegurando que sólo las proteínas correctamente plegadas y ensambladas sigan adelante en la vía secretora. Crédito de la imagen: ibreakstock /

Plegado de proteínas

El inicio de la síntesis de proteínas lo llevan a cabo los ribosomas que sintetizan una cadena lineal de aminoácidos llamada cadena polipeptídica. El ARNm especifica la secuencia de los aminoácidos.

Cada aminoácido dentro de esta cadena polipeptídica tiene una propiedad diferente. Por ejemplo, la glicina es muy hidrofóbica, mientras que la arginina es muy hidrofílica. Estas propiedades dictan la estructura tridimensional de la proteína. Los aminoácidos hidrofóbicos deben mantenerse en el interior de la proteína, mientras que los aminoácidos hidrofílicos deben estar en el exterior de la misma.

Los enlaces de hidrógeno se unen a las cadenas polipeptídicas para formar la estructura secundaria de las proteínas, es decir, las hélices alfa y las hojas beta. El apilamiento de estas hélices y láminas forma la estructura terciaria.

El plegado de las proteínas debe mantenerse en su forma tridimensional y no debe agregarse ni degradarse. Las proteínas no plegadas o mal plegadas dan lugar a un sinfín de enfermedades.

El papel de las chaperonas en el plegado de proteínas

Las chaperonas son un grupo de proteínas que tienen una similitud funcional y ayudan al plegado de proteínas. Son proteínas que tienen la capacidad de evitar la agregación inespecífica uniéndose a proteínas no nativas.

Hay varias familias de chaperonas y cada una posee funciones diferentes. Un ejemplo de proteínas chaperonas son las «proteínas de choque térmico» (Hsps).

El nombre Hsp se dio después de que se descubrieran estas proteínas en las bacterias. Estas bacterias producían más cantidad de estas proteínas en condiciones de estrés, como temperaturas más altas, variación del pH y condiciones de hipoxia. Dos ejemplos de Hsps son la Hsp70 y la Hsp60.

Hsp70

Las proteínas chaperonas Hsp70 son catalizadores de plegado que ayudan en muchos tipos de procesos de plegado, como el replegado o mal plegado de proteínas agregadas, y el plegado y ensamblaje de nuevas proteínas. Estas proteínas son monoméricas y contienen dos dominios diferentes llamados terminales N y C. El terminal N contiene la ATPasa, mientras que el terminal C se une al sustrato. La hidrólisis de ATP en el terminal N permite que el terminal C se abra y se una al sustrato.

Hsp70 reconoce una región de la cadena polipeptídica desplegada denominada «región extendida». Esta región extendida contiene muchos residuos hidrofóbicos. La unión de Hsp70 impide la agregación de estas proteínas.

Hsp60

Al igual que Hsp70, las proteínas chaperonas Hsp60 también tienen la capacidad de unirse a residuos hidrofóbicos expuestos para formar agregados que son estables pero inactivos. Estas proteínas no están implicadas en la prevención de la agregación, sino que funcionan para poner en cuarentena y aislar las proteínas desplegadas. El aislamiento también impide que la cadena polipeptídica se agrupe con otras cadenas dentro del citoplasma.

Hsp 60 contiene 14 componentes proteicos diferentes. Estas proteínas forman dos anillos, cada uno de ellos compuesto por 7 proteínas, que se colocan uno encima del otro. Las proteínas no plegadas dentro de estos anillos son entonces capaces de plegarse sin agregarse con otras proteínas no plegadas y sin interferencia de Hsp70.

Como se ha visto en Hsp70, Hsp60 también tiene dos formas diferentes. El primer estado es la forma de unión, en la que el ATP está unido y las proteínas desplegadas pueden entrar en el hueco entre los dos anillos. La hidrólisis del ATP inicia entonces la formación de un estado cerrado, llamado estado de plegado activo. Este cambio conformacional impide la salida de la proteína y favorece el plegamiento de las proteínas. Este estado cerrado dura unos 15 segundos antes de que la conformación vuelva a cambiar y la proteína correctamente plegada se libere en el citoplasma.

Las chaperonas desempeñan un papel muy importante dentro del citoplasma impidiendo la agregación y promoviendo varias funciones importantes como la translocación, la degradación y el plegamiento adecuado de las proteínas.

La pérdida o las mutaciones de estas chaperonas dan lugar a varias enfermedades. Un ejemplo de un grupo de enfermedades genéticas asociadas a chaperonas mutadas son las proteinopatías multisistémicas (MSP) que afectan a una amplia gama de funciones corporales que implican a los músculos, los huesos y el sistema nervioso.

Aplicación terapéutica de los inhibidores de la Hsp

Últimamente, los inhibidores de la Hsp, como los inhibidores de la Hsp 90, se están utilizando para inhibir las vías de señalización responsables del crecimiento y la proliferación de las células tumorales.

Las chaperonas químicas se han utilizado para tratar enfermedades metabólicas. Por ejemplo, la acumulación de proteínas no plegadas o mal plegadas puede causar estrés en el retículo endoplásmico (RE). Para aliviar este estrés del RE, se utilizan pequeñas moléculas llamadas chaperonas químicas que promueven el correcto plegamiento de las proteínas. Las influencias positivas de las chaperonas químicas en las patologías relacionadas con el estrés del RE hacen que sean útiles para tratar trastornos metabólicos como la diabetes de tipo 2, la obesidad y la aterosclerosis.

Además de que las chaperonas son proteínas de estrés esenciales para el mantenimiento de otras proteínas y la supervivencia de las células, su aplicación en el ámbito terapéutico ha aumentado de forma espectacular.

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Escrito por

Hannah Simmons

Hannah es una escritora de medicina y ciencias de la vida con un Master of Science (M.Sc.) por la Universidad de Lancaster, Reino Unido. Antes de convertirse en escritora, la investigación de Hannah se centró en el descubrimiento de biomarcadores para las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. También trabajó para dilucidar las vías biológicas implicadas en estas enfermedades. Fuera de su trabajo, Hannah disfruta nadando, sacando a pasear a su perro y viajando por el mundo.

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