Modificación postraducional

As modificacións postraducionais (MPT) son as modificacións químicas que sofren as proteínas despois da súa tradución nos ribosomas. É un dos pasos finais na síntese de proteínas e, por tanto, da expresión xénica, para moitas proteínas. Moitas proteínas non poderían exercer as súas funcións se non sofren estes cambios.

Unha proteína ou cadea polipeptídica é unha cadea de aminoácidos. Durante a síntese de proteínas, poden incorporarse á proteína en formación 20 aminoácidos diferentes. Despois da tradución, a modificación postraducional dun aminoácido amplía as posibles funcións da proteína ao unirlle outro grupo químico funcional (como acetato, fosfato, varios lípidos e carbohidratos), ou cambiar a natureza química do aminoácido (por exemplo, citrulinación), ou provocando cambios estruturais (por exemplo, formación de pontes disulfuro).

Ademais, os encimas poden eliminar aminoácidos do extremo N-terminal da proteína, ou cortar a cadea peptídica polo medio. Por exemplo, a hormona peptídica insulina sofre dous cortes antes de que se formen as pontes disulfuro, e elimínase un propéptido da parte media da cadea; a proteína resultante consta de dúas cadeas polipeptídicas conectadas por pontes disulfuro. Tamén, a maioría dos polipéptidos nacentes empezan co aminoácido metionina porque o codón de inicio do ARNm codifica ese aminoácido, pero este aminoácido xeralmente é separado da proteína durante as modificacións postraducionais.

Outras modificacións, como a fosforilación, son parte habitual dos mecanismos para controlar o estado de funcionamento da proteína, por exemplo activando ou inactivando un encima.

A modificación postraducional das proteínas é detectada por espectrometría de masas ou pola técnica do Eastern blotting.

 Adición de grupos funcionais 

 Adición encimática in vivo 

 Adición de grupos hidrófobos para localizar moléculas en membranas 
 miristoilación, unión dun miristato, un ácido graxo saturado C14
 palmitoilación, unión dun palmitato, un ácido graxo saturado C16 
 isoprenilación ou prenilación, adición dun grupo isoprenoide (por exemplo, farnesol ou xeranilxeraniol)
 farnesilación
 xeranilxeranilación
 glipiación, formación dunha áncora de glicosilfosfatidilinositol (áncora GPI) por medio dun enlace amida coa cola C-terminal. As proteínas quedan ancoradas ás membranas se están unidas a esta substancia.

 Adición de cofactores para potenciar a actividade encimática 
 lipoilación, unión dun grupo funcional lipoato (C8)
 unión dun grupo flavínico (FMN ou FAD), que pode unirse covalentemente
 unión dun hemo C por medio de enlaces tioéter con cisteínas
 fosfopanteteinilación, adición dun residuo de 4'-fosfopanteteinil do coencima A, como ocorre na biosíntese de ácidos graxos, policétidos, péptidos non ribosómicos e leucina
 formación da base de Schiff retinilideno.

 Modificacións exclusivas de factores de tradución 
 formación de diftamida (nunha histidina encontrada no factor de elongación 2 eucariótico ou eEF2)
 unión de etanolamina fosfoglicerol (nun glutamato encontrado no factor de elongación da tradución 1 alfa eucariótico ou eEF1-alfa)
 formación de hipusina (nunha lisina conservada do factor eucariótico eIF5A e do factor arqueano aIF5A).

 Adición de pequenos grupos químicos 
miniatura|dereita|Acetilación do extremo N-terminal dunha proteína.
miniatura|dereita|Amidación C-terminal.
miniatura|dereita|Formación do piroglutamato.
 acilación, por exemplo, a O-acilación (ésteres), N-acilación (amidas), S-acilación (tioésteres)
 acetilación, adición dun grupo acetilo, ao extremo N-terminal  da proteína (o que elimina a súa carga positiva) ou a residuos de lisina. Ver tamén acetilación de histonas. O inverso denomínase desacetilación.
 formilación, a metionina N-terminal pode bloquearse cun grupo formilo. Este grupo formilo pode ser eliminado polo encima deformilase (que tamén pode eliminar a propia metionina se vai seguida de glicina e serina).
 alquilación, adición dun grupo alquilo, por exemplo, metilo, etilo
 metilación adición dun grupo metilo, xeralmente nunha lisina ou arxinina. O inverso é a desmetilación.
 formación dun enlace amida
 amidación no extremo C-terminal
 adición de aminoácidos 
 arxinilación, adición por mediación de ARNt
 poliglutamilación, unión covalente de residuos de ácido glutámico ao extremo N-terinal da tubulina e algunhas outras proteínas. (Ver tubulina poliglutamilase).
 poliglicilación, unión covalente desde unha ata máis de 40 glicinas á cola C-terminal da tubulina
 butirilación
 gamma-carboxilación dependente da vitamina K
 glicosilación, adición dun grupo glicosilo a unha arxinina, asparaxina, cisteína, hidroxilisina, serina, treonina, tirosina, ou triptófano orixinando unha glicoproteína. Estas unións de glícidos poden servir para distintas funcións, como incrementar a solubilidade ou servir como complexo de recoñecemento. As glicosilacións poden bloquearse con inhibidores como a tunicamicina. A glicosilación é distinta da glicación, que se refire á unión non encimática de azucres.
 polisialilación, adición do ácido polisiálico á molécula de adhesión á célula neural (NCAM)
 malonilación
 hidroxilación, os residuos de prolina poden ser hidroxilados (en dous átomos posibles) e tamén a lisina (nun átomo). A hidroxiprolina é un compoñente esencial do coláxeno. O encima que cataliza a hidroxilación require vitamina C.
 iodación (por exemplo, na tiroglobulina)
 Adición de nucleótidos como a ADP-ribosilación
 oxidación
 formación dun éster fosfato (unido a O) ou dun fosforamidato (unido a N)
 fosforilación, a adición dun grupo fosfato, xeralmente á serina, treonina, e tirosina (unido ao O), ou á histidina (unido ao N)
 adenililación, adición dun residuo adenilo, xeralmente á tirosina (unido ao O), ou á histidina e lisina (unido ao N)
 propionilación
 formación de piroglutamato, unha glutamina N-terminal pode atacarse a si mesma e formar un grupo piroglutamato cíclico
 S-glutationilación
 S-nitrosilación
 succinilación adición dun grupo succinilo á lisina
 sulfatación, adición dun grupo sulfato á tirosina. Ocorre no aparato de Golgi, e proporciona carga negativa a un residuo previamente neutro.
 selenoilación, incorporación cotraducional de selenio en selenoproteínas.

 Adicións non encimáticas in vivo 
 glicación, adición dunha molécula de azucre a unha proteína sen o control dun encima.

 Adicións non encimáticas in vitro 
 biotinilación, acilación de lisinas conservadas con biotina
 PEGilación adición de cadeas de PEG (polietilenglicol).

 Adición doutras proteínas ou péptidos 
 ISGilación, unión covalente da proteína ISG15 (Interferon-Stimulated Gene 15)
 SUMOilación, unión covalente de proteínas SUMO (Small Ubiquitin-related MOdifier)Van G. Wilson (Ed.) (2004). Sumoylation: Molecular Biology and Biochemistry . Horizon Bioscience. ISBN 0-9545232-8-8.
 ubiquitinación, unión covalente da proteína ubiquitina.
 Neddilación, unión covalente á proteína Nedd8
 PUPilación, unión covalente á PUP (Prokaryotic ubiquitin-like protein).

 Cambios na natureza química dos aminoácidos 

 citrulinación, ou desiminación, conversión da arxinina en citrulina
 desamidación, conversión da glutamina en ácido glutámico ou da asparaxina en ácido aspártico
 eliminilación, conversión dun alqueno por beta-eliminación de fosfotreonina e fosfoserina, ou deshidratación de treonina e serina, e por descarboxilación da cisteína 
 carbamilación, conversión de lisina en homocitrulina.

 Cambios estruturais 

 pontes disulfuro, unión covalente de dúas cisteínas
 rotura proteolítica, clivaxe dunha proteína nun enlace peptídico
 racemización da prolina pola prolil isomerase.

 Estatística das modificacións postraducionais 
Recentemente, compiláronse as estatísticas de cada modificación postraducional detectada experimentalmente ou supostamente utilizando información de proteoma amplo da base de datos Swiss-Prot. Estas estatísticas poden atoparse en https://web.archive.org/web/20120830234041/http://selene.princeton.edu/PTMCuration/.

 Exemplos 

 Clivaxe e formación de pontes disulfuro durante a produción de insulina.
 Modificación postraducional das histonas como regulación da transcrición: control da ARN polimerase pola estrutura da cromatina.
 Modificación postraducional da ARN polimerase II como regulación da transcrición.
 Clivaxe de cadeas polipeptídicas esencial para a especificidade da lectina.

 Notas 

 Véxase tamén 

 Ligazóns externas 
 List of posttranslational modifications in ExPASy
 Statistics of each post-translational modification from the Swiss-Prot database
 AutoMotif Server - A Computational Protocol for Identification of Post-Translational Modifications in Protein Sequences
 Functional analyses for site-specific phosphorylation of a target protein in cells
 Detection of Post-Translational Modifications after high-accuracy MSMS

Categoría:Xenética
Categoría:Estrutura das proteínas
Categoría:Proteínas