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Proteólisis

Definición de proteólisis

La proteólisis es la hidrólisis de los enlaces peptídicos que mantienen unidas a las proteínas; lo que resulta en la descomposición de las proteínas en sus componentes clave, péptidos y aminoácidos. Esta puede ocurrir como un método de regulación de procesos celulares reduciendo la concentración de una proteína; transformando una proteína en una forma activa o proporcionando los aminoácidos necesarios para sintetizar una proteína diferente. La proteólisis a menudo se realiza mediante proteasas, enzimas que catalizan la descomposición de las proteínas. También puede ocurrir como resultado de condiciones celulares adversas como temperatura extrema; acidez o salinidad, lo que altera las moléculas en los enlaces peptídicos y da como resultado la rotura de los enlaces.


Esta figura muestra la ruptura de un enlace peptídico en los aminoácidos constituyentes a través de la hidrólisis del enlace amida.


Esta figura representa la hidrólisis de un enlace peptídico mediante la adición de agua.

Estructura de proteólisis

La proteólisis ocurre cuando los enlaces peptídicos que mantienen unida a una proteína se hidrolizan. Esto a menudo ocurre mediante catálisis por proteasas, enzimas que participan en la descomposición de proteínas. Las enzimas interactúan con proteínas con especificidad de sustrato basada en la conformación de las proteínas y el residuo de aminoácido al que se unen. Las proteasas funcionan de dos maneras: pueden romper el enlace amida entre dos aminoácidos en el terminal amino o carboxi (exopeptidasas); o pueden escindir la proteína dentro del sustrato (endopeptidasas). 

Las proteasas se pueden clasificar en seis tipos, según la forma en que se hidrolizan proteínas y el residuo implicado; aspartato, cisteína, glutamato, metalo, serina y treonina proteasas. Las diferentes categorías hidrolizan el enlace amida a través de una reacción de adición/eliminación que produce un intermediario; o por hidrólisis directa del enlace por una molécula de agua polarizada. Las proteasas, y por tanto la proteólisis; pueden inhibirse mediante la unión de inhibidores a los sitios activos de proteasa, o mediante confinamiento espacial que los separa de sus sustratos. Esta inhibición juega un papel importante en la regulación de los procesos celulares.

Función de proteólisis

La proteólisis juega una serie de funciones importantes pero diversas en el cuerpo. Puede controlar la función de las proteínas produciendo o eliminando proteínas. La proteólisis puede regular la concentración de una proteína eliminando cualquier exceso de proteína de manera que su función se vea disminuida o deteriorada. La proteólisis es a menudo responsable de la inactivación completa de proteínas, lo que puede resultar en la interrupción de las interacciones proteína-proteína y cascadas de señalización, incluida la apoptosis. Alternativamente, las proteasas pueden producir proteínas activas mediante la realización de modificaciones a escala fina a una protoproteína que no funciona o alterando su estado físico o ubicación. Ejemplos de esto incluyen la regulación de la sangre coagulación mediante la eliminación de coágulos mediante plasmina y fibrinólisis, y la activación de la proteasa tripsina mediante modificación del zimógeno pre-proteasa.

La proteólisis también actúa como un proceso de limpieza celular al eliminar las proteínas dañadas o innecesarias. Las proteínas dañadas incluyen aquellas que han sido fracturadas por otro mecanismo dejando solo un fragmento de proteína y proteínas mal plegadas que están funcionalmente dañadas. Las proteasas reciclarán los aminoácidos para producir proteínas nuevas o más apropiadas, o para reubicar las proteínas en una nueva región. Las proteínas que están intactas y plegadas correctamente no se descomponen, actuando esencialmente como una función de control de calidad celular.

La proteólisis es un componente clave de la digestión de nutrientes; ya que descompone cualquier proteína ingerida para que los nutrientes estén disponibles para ser absorbidos por el organismo. En este proceso, las proteínas se descomponen completamente en sus aminoácidos. La proteólisis también es un componente de la producción de alimentos; con proteasas que descomponen las proteínas de la leche en la producción de queso y un pH bajo impulsa la proteólisis de la actina en la fermentación de salchichas secas.

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