chaperonas moleculares

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LAS CHAPERONAS MOLECULARES,
PLIEGAN PROTEÍNAS

UNAS

NANOMÁQUINAS

QUE

José María Valpuesta
Centro Nacional de Biotecnología. CSIC

El problema del plegamiento de las proteínas
El conocimiento en los primeros años de la década de los cincuenta de que las proteínas están
constituidas por una secuencia única (en cada caso) que proviene de la combinación de veinte
aminoácidosdiferentes hizo que muchos investigadores se hicieran al momento una serie de
preguntas: ¿Cómo adquieren su estructura activa las proteínas? ¿Cuáles son los mecanismos que
conducen a que una determinada secuencia aminoacídica adopte una estructura con unas
propiedades funcionales concretas? La formulación de estos problemas y el intento de responderlos
ha dado lugar a una rama de la Ciencia, hoyen día muy pujante, que se ha denominado del
plegamiento de las proteínas. Mucho se ha investigado desde entonces en este campo y algunos
avances se han producido, entre ellos los descubrimientos realizados por Anfinsen y colaboradores
a finales de los años cincuenta que mostraron que la información necesaria para que una proteína
alcance su estructura nativa se encuentra en su propiasecuencia. Sin embargo, hoy se sabe que esto
no es totalmente cierto, y es que hay ocasiones en las que las proteínas no pueden alcanzar su
conformación funcional por si mismas debido a una serie de factores. Uno muy importante y que
sólo desde hace poco tiempo ha empezado a tenerse en cuenta, es la alta concentración de
macromoléculas existente en la célula (200-400 mg/ml), muy alejada de lascondiciones usadas in
vitro, y que puede producir interacciones no deseadas entre las proteínas que están siendo
sintetizadas. Otro de los problemas con los que se enfrenta en ocasiones la célula son determinadas
situaciones de estrés (térmico, salino, ...) que producen la desnaturalización de ciertas proteínas más
sensibles a estos estados. Finalmente, las proteínas sintetizadas deben de conservaruna
conformación desplegada para poder atravesar las membranas de ciertos orgánulos en los que van a
actuar.
Las chaperonas moleculares
En muchas de estas ocasiones, las proteínas requieren del auxilio de unas proteínas que empezaron
a conocerse a finales de la década de los años setenta y que se han denominado chaperonas o
acompañantes moleculares (utilizaremos el primer nombre por ser elusado por toda la comunidad
internacional). El número de proteínas que se incluye dentro de la familia de las chaperonas es
enorme y aumenta de día en día, pero nosotros nos restringiremos a una subfamilia concreta, la de
las chaperoninas, que es quizás la más estudiada hasta la fecha.
Las chaperoninas son grandes agregados macromoleculares compuestos por proteínas de un peso
molecular cercanoa 60 kDa. Todas las chaperoninas conocidas hasta la fecha son oligoméricas y
comparten una estructura similar: un cilindro compuesto por uno o dos anillos dispuestos espalda
contra espalda. Cada anillo encierra una cavidad, que es el lugar donde se produce el plegamiento

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de las proteínas. Esta arquitectura es común a todas las chaperoninas, que sólo difieren entre sí en el
número desubunidades, iguales o diferentes, de las que se compone cada anillo.
Las chaperoninas de Grupo I
Las chaperoninas más conocidas y estudiadas hasta la fecha son las que se encuentran en
eubacterias y orgánulos de organismos eucarióticos (mitocondrias y cloroplastos), que forman parte
de las llamadas del Grupo I. Todas las chaperoninas de este grupo tienen una estructura muy
parecida, un cilindroconstituido por uno ó dos anillos heptaméricos. La proteína más estudiada
dentro de esta familia es GroEL de Escherichia coli. GroEL es una proteína esencial para la
viabilidad de la bacteria y experimentos bioquímicos han mostrado que al menos el 10 % de las
proteínas celulares interaccionan con esta chaperonina. GroEL se identificó genéticamente cuando
se observó que es indispensable para...