Coatómero

Qué es el coatómero

Un coatómero es un complejo de proteínas solubles presentes en el citoplasma que, al reclutarse hacia membranas intracelulares, polimeriza formando una cubierta alrededor de las vesículas nacientes. Esa cubierta cumple dos funciones simultáneas: moldear mecánicamente la membrana para que se curve y se desprenda como vesícula, y seleccionar qué moléculas de carga quedarán incluidas en su interior.

El término procede del inglés coat protein complex (complejo de proteínas de cubierta), abreviado como COP. La castellanización «coatómero» conserva la raíz coat (cubierta) y añade el sufijo griego -μερος (-meros, parte), aludiendo a que el complejo funcional se ensambla a partir de múltiples subunidades. En biología celular se habla de dos clases, COPI y COPII, que no son variantes de una misma proteína sino complejos con composición, estructura y dirección de tráfico diferentes.

Tráfico vesicular: COPI y COPII

El coatómero COPII se encarga del transporte anterógrado, es decir, desde el retículo endoplasmático hacia la cara cis del aparato de Golgi. Está formado por cinco proteínas (Sar1, Sec23, Sec24, Sec13 y Sec31) que se reclutan de forma secuencial. Sec24 es la subunidad que reconoce las señales de exportación en las proteínas de carga, y por eso las mutaciones que la afectan pueden alterar la secreción de moléculas concretas. Las vesículas salen del retículo por zonas especializadas denominadas ERES (ER exit sites), regiones de unos 0,5 μm donde se concentra la maquinaria COPII.

COPI, compuesto por siete subunidades (α, β, β', γ, δ, ε, ζ), media el transporte en sentido contrario: recupera hacia el retículo las proteínas residentes que han escapado accidentalmente con el flujo anterógrado, y también participa en el transporte entre cisternas del propio Golgi. El coatómero COPI, sin embargo, se recluta como un bloque único desde el citosol. La GTPasa ARF1, en su forma activa unida a GTP, es quien inicia ese reclutamiento al insertarse en la membrana del Golgi.

El desmantelamiento de la cubierta es necesario para que la vesícula pueda fusionarse con la membrana diana. Cuando ARF1 hidroliza su GTP, el coatómero se disocia y la vesícula queda expuesta para interaccionar con las proteínas SNARE del compartimento receptor.

Relación con la clatrina

Junto con COPI y COPII, la clatrina constituye el tercer gran sistema de cubierta vesicular en las células eucariotas. Las vesículas recubiertas de clatrina operan en rutas distintas: desde la membrana plasmática hacia los endosomas (en la endocitosis mediada por receptor) y desde la red trans-Golgi hacia los lisosomas. Los tres sistemas comparten un principio general, el de ensamblar una jaula proteica sobre la membrana, pero difieren en las subunidades que los componen, en las GTPasas reguladoras y en los destinos del tráfico.

Contexto histórico y Nobel de 2013

Randy Schekman, trabajando con levaduras en la Universidad de California en Berkeley durante la década de 1980, identificó los genes SEC cuyas mutaciones bloqueaban el tráfico vesicular. Varios de esos genes codificaban componentes de lo que después se denominaría el complejo COPII. James Rothman desarrolló, de forma independiente, un ensayo bioquímico libre de células con fracciones de Golgi de mamíferos que permitió diseccionar los pasos de gemación y fusión vesicular, incluyendo la identificación de las proteínas SNARE. Thomas Südhof descifró cómo el calcio controla la liberación vesicular en las sinapsis. Los tres recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2013 por haber revelado, desde aproximaciones complementarias, la maquinaria que regula el tráfico vesicular en las células.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra coatómero?

Del inglés coat protein (proteína de cubierta) combinado con el sufijo griego -μερος (meros, parte o porción). El nombre refleja que el complejo está formado por múltiples subunidades proteicas que se ensamblan para crear una cubierta funcional.

¿COPI y COPII son lo mismo?

No. Son complejos distintos, con subunidades diferentes y funciones opuestas. COPII transporta carga desde el retículo endoplasmático hacia el Golgi (dirección anterógrada), mientras que COPI la devuelve desde el Golgi al retículo (dirección retrógrada). Comparten el nombre genérico de coatómero, pero su composición molecular no se solapa.

¿Qué ocurre si un coatómero no funciona correctamente?

Las consecuencias dependen del tipo afectado y de la gravedad del defecto. Mutaciones en componentes de COPII, por ejemplo en Sec23A, se han asociado con la enfermedad craniolenticulosutural, un trastorno hereditario raro en el que la secreción de colágeno desde el retículo queda comprometida y se producen anomalías esqueléticas y craneales. Defectos generalizados en el tráfico COPI son, en la práctica, incompatibles con la viabilidad celular.

¿Por qué se relacionan los coatómeros con el Nobel de 2013?

El descubrimiento de los mecanismos moleculares del tráfico vesicular, incluidos los complejos de cubierta COPI y COPII, fue uno de los logros reconocidos por el Comité Nobel al otorgar el premio a Rothman, Schekman y Südhof. Sin la identificación de estos complejos no se habría comprendido cómo las células dirigen cada molécula al compartimento correcto.

Referencias

1. MedlinePlus. Aparato de Golgi.
2. Nobel Prize. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2013 - Press Release.
3. Bonifacino JS, Glick BS. Vesicular transport earns a Nobel. Cell. 2014;158(6):1195-1199.
4. NCBI Gene. COPA - Coatomer protein complex subunit alpha.