TRANSLOCACION EN EL TILACOIDE
SEC PATHWAY (secretory pathway) Hace el transito de proteínas sintetizadas en el citosol que contienen péptidos señal bipartitos (N-Terminal) (N-Terminal) que van dirigidos al lumen dentro del tilacoide. Una vez pasado la doble membrana membrana del del cloroplasto cloroplasto mediante mediante los complejos complejos TOC y TIC, la secuencia secuencia seña señall es cort cortad ada a en el estro estroma ma por por una una pept peptid idas asa a de proc proces esam amie ient nto o (SPP (SPP), ), exponiendo exponiendo a la otra secuencia señal que va dirigiéndolo dirigiéndolo al tilacoide t ilacoide.. Los péptidos señal que van hacia el tilacoide son muy similares en estructura para las proteínas de la vía Sec y Tat, son caracterizados por la región básica de N-terminal, un núcleo central hidrofóbico y una región polar C-terminal. C-terminal. La translocación translocación se da mediante un complejo complejo proteico en la membrana membrana del tilacoide tilacoide (SecAYE) que contiene un conjunto de proteínas como la SecA, SecE y SecY, que hace hace el tran transp spor orte te sola solame ment nte e para para prot proteí eína nas s no enro enroll llad adas as y este este proc proces eso o es dependiente de ATP. Como se observa en la figura 1, SecA detecta la secuencia señal de la proteína, y de igual forma actúa como una ATPasa, que provee de energía para llevar a cabo la translocación translocación de las proteínas a través del poro que forman de SecE y SecY.
Figura 1. Translocación mediante el sistema Sec.
TAT PATHWAY (twin-arginine translocase) Como se menciono es muy similar al complejo Sec, de igual manera hace el transito de proteínas sintetizadas en el citosol que contienen péptidos señal bipartitos (NTerminal) que van dirigidos al lumen dentro del tilacoide. Las proteínas destinadas por la vía Tat contienen un par característico de residuos de arginina en la región N-Terminal que le da el nombre el nombre característico. A diferenci diferencia a de la vía Sec, Tat no requiere requiere factores factores estromátic estromáticos os ni tampoco ATP, ATP, la energía energía la obtiene obtiene mediante un gradient gradiente e de protones protones (ΔpH) trans-tila trans-tilacoid coidales ales;; y transporta proteínas enrolladas enrolladas principalmente principalmente o que se enrollan muy fácilmente. fácilmente. La translocación por medio de Tat consiste en un conjunto de proteínas integrales de
membrana Tha4, Hcf106 y cpTatC. En el cual Tha4 y Hcf106 son proteínas que contienen un dominio transmembrana N-terminal seguido de una corta región anfipática en forma de hélice y una estructura de dominio C-terminal en el estroma. El mecanismo de translocación por la vía Tat se ilustra en la figura 2, donde cpTatC y Hcf106 forman un complejo receptor de aproximadamente 700 kDa en el cual se va unir el péptido señal; donde gracias a la presencia de un gradiente de protones, se estimula el montaje de Tha4 con el complejo precursor o receptor (cpTatC-Hcf106) y se obtiene la forma de la translocasa para que se de el paso de la proteína, el complejo Tha4 se une con los receptores para el paso de la proteína a través de el, en presencia de un gradiente de protones. La proteína se transporta en un proceso energizado por el gradiente a través de la membrana del tilacoide; para finalmente liberar a la proteína en la bicapa lipídica, donde se elimina el péptido señal con la enzima peptidasa (TPP), para que finalmente la proteína madura se libere al lumen. Después del transporte Tha4 se disocia del complejo receptor y el sistema se reinicia.
Figura 2. Mecanismo de acción del sistema Tat.
SRP-LIKE PATHWAY (signal-recognition particle) La translocación mediante esta vía, se da en un grupo muy reducido de sustratos o proteínas que van dirigidos a la membrana y no al lumen como se observo en las dos vías anteriores, y es especifico para la familia LHCP, las cuales son proteínas de unión de pigmentos y se encuentran en el sistema de membranas de los tilacoides y forman los componentes en los complejos captadores de luz. La proteína Lhcb1 es la mas estudiada de las LHCP, es altamente hidrofóbica compuesta de tres α-hélices trans-membrana (TMI-3) para unir tanto pigmentos clorofílicos como caratenoides. El complejo SRP no utiliza ATP, su movimiento lo hace gracias a la hidrólisis de GTP, diversos análisis revelaron la actividad GTPasa del complejo cpSRP54, esa actividad de GTPasa aunado con la N-terminal se le da el nombre al dominio G. cpSRP54 también tiene un segundo dominio rico en metionina denominado dominio M. En la figura 3 se observa el método de acción del complejo SRP de translocación de proteínas especificas (LHCP), son unidas en el estroma a las subunidades SRP43 y SRP54, ese complejo luego interactúa con cpFtsY, para que la proteína posteriormente es insertada en la membrana del tilacoide mediante un mecanismo que
requiere a la proteína Albino 3 (ALB3) un miembro de la familia YidC/Oxa1.
Figura 3. Translocación vía SRP
SPONTANEOUS INSERTION La inserción espontanea de las proteínas en la membrana del tilacoide se da sin ayuda alguna o dependiente de ATP o GTP, principalmente se describió para la inserción de una sola subunidad de la ATPsintasa (CFoll). Pero también se sugiere que otras proteínas usan esta vía, como subunidades del fotosistema II, PsbW y PsbX. Posiblemente la unión se deba a la estructura de cada proteína y su carga, para una mayor afinidad a la membrana. Como se observa en la figura 4, esta vía no requiere ninguna fuente de energía o complejo de translocación proteico, esas proteínas se insertan espontáneamente y hasta la fecha no se han identificado algún otro cofactor que ayude a la inserción de las proteínas a la membrana del tilacoide.
Figura 4. Inserción espontanea. Fuente:
Aldridge, Cain and Robinson. (2009). Protein transport in organelles: Protein
transport into and across the thylakoid membrane. FEBS Journal 276. Jarvis and Robinson. (2004). Mechanisms of Protein Import and Routing in Chloroplasts. Current Biology. Elsevier Ltd.
