¿Cómo dictamina una célula cómo se plegará una proteína recién formada? ¿Por qué los pliegues incorrectos y los priones no se crean de forma rutinaria?

Lo inusual de los priones no es que estén mal plegados, sino que se quedan después de que se pliegan mal (y catalizan más mal plegamiento. Las dos cosas inusuales sobre los priones … y los bonitos uniformes rojos).

El plegamiento incorrecto de proteínas es una rutina, y no es gran cosa. Existen potentes vías de degradación que reconocen y destruyen de manera muy efectiva proteínas mal plegadas, que incluyen pero no se limitan a las rutas de ubiquitina / proteasoma. Esto incluye tanto proteínas antiguas que se han deteriorado gradualmente, como nuevas proteínas que nunca lograron plegarse correctamente.

El porcentaje de proteínas recién sintetizadas que no se retiran es un tanto controvertido. Las estimaciones probablemente oscilan entre un dos por ciento y hasta un 40% de nuevas proteínas. Incluso en el extremo inferior de las estimaciones, está claro que el plegado es un proceso descuidado.

Así que vamos a darle la vuelta. ¿Por qué alguna proteína logra doblarse correctamente? De hecho, eso también es bastante misterioso, al menos en detalle. Una sola proteína podría doblarse en un número casi infinito de formas, pero la mayoría alcanza su destino final correcto en unos pocos segundos o minutos en el peor.

Parte de esto es intrínseco: la selección natural genera proteínas que tienden a caer en la forma correcta. Puede haber guías internas, que producen pasos de mínimos de energía en el camino, por ejemplo.

También hay muchas proteínas guía externas, chaperonas, que se adhieren a proteínas recién formadas y las ayudan a lo largo de su camino, empujándolas más allá de los mínimos de energía incorrectos y hacia un plegamiento adecuado.

Los detalles de cómo se pliegan las proteínas son un tema gigantesco, que ocupa el tiempo de muchas personas muy inteligentes, así como miles de páginas de revistas académicas cada año, así que no trataré de cubrirlo más aquí.

Como se ha mencionado, las proteínas que tienen estados de plegamiento estables se seleccionan para, la mayoría de las proteínas tienen un estado de energía más bajo en condiciones normales, y las chaperonas moleculares ayudan en el plegamiento de proteínas. Puedo proporcionar un poco más de detalles sobre chaperones moleculares, particularmente en bacterias. No recuerdo exactamente cómo funcionan los sistemas de chaperones de mamíferos, pero creo que eran bastante similares a los procariotas.

En las bacterias, un polipéptido que se traduce por un ribosoma estará ligado casi de inmediato por una proteína llamada factor desencadenante. Este factor desencadenante mantendrá el polipéptido en una configuración abierta hasta que esté listo para retirarse. A medida que el polipéptido comienza a plegarse, es asistido por la proteína DnaK. DnaK reconoce las secuencias hidrofóbicas expuestas, particularmente las de cuatro a cinco residuos enriquecidos en leucina y flanqueados por aminoácidos básicos. DnaK usa sus cofactores DnaJ y GrpE para lograr su actividad ATPasa y replegar el polipéptido diana si tales secuencias hidrofóbicas están expuestas. Si DnaK no tiene éxito en plegar el polipéptido, entonces el polipéptido se transfiere a un complejo similar a un tarro conocido como el complejo GroEL-GroES. GroES es la “tapa” del frasco. Se une a secuencias hidrofóbicas y las coloca dentro del “cuerpo” de GroEL del recipiente. En el interior, muchos residuos polares apuntan hacia adentro para simular un ambiente acuoso. Siete moléculas de ATP se convierten en ADP para proporcionar la energía necesaria para replegar el polipéptido mal plegado. Si esto aún no funciona, entonces el polipéptido se transfiere a proteasas como proteasas lon o Clp para descomponerse. También hay otras chaperonas como ClpB que reconoce los residuos básicos y puede extraer los polipéptidos de los agregados. Además de estos sistemas chaperones, también existen proteínas de choque térmico que funcionan para evitar el mal plegado durante los períodos en que las células están expuestas a altas temperaturas.

Como puede ver, las células tienen mecanismos extensos mediante los cuales evitan el mal plegamiento de las proteínas. Las células eucariotas probablemente tienen incluso sistemas de chaperonas más extensas. Esta es la razón por la cual las proteínas mal plegadas rara vez causan problemas.

Para responder a su pregunta, puede que le interese leer sobre la paradoja de Levinthal, que está muy bien explicada en wikipedia. Si desea más detalles, la paradoja está muy bien explicada en http://web.archive.org/web/20110
También encontré este clip COOL en youtube, con buenas explicaciones, en