Peptidil transferasa

Qué es la peptidil-transferasa

El nombre se construye con dos piezas de la nomenclatura bioquímica. «Peptidil» es el radical acilo que resulta de eliminar un grupo hidroxilo de «péptido», siguiendo el mismo patrón con el que, por ejemplo, la glicina da lugar al radical «glicilo»: el sufijo -il señala el resto que permanece unido tras la reacción. «Transferasa» corresponde a la segunda clase de la Comisión de Enzimas, la de las enzimas que trasladan un grupo funcional de una molécula donadora a otra aceptora.

Con el número EC 2.3.2.12, la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular la registra dentro del grupo de las aciltransferasas, con el nombre sistemático de peptidil-ARNt:aminoacil-ARNt N-peptidiltransferasa. La reacción que cataliza traslada la cadena peptídica en crecimiento, unida a un ARN de transferencia en el sitio P del ribosoma, hacia el aminoácido entrante que ocupa el sitio A.

Localización y mecanismo

La actividad se aloja en la subunidad grande del ribosoma: la 50S en bacterias y arqueas, la 60S en eucariotas. Concretamente reside en el ARN ribosómico de mayor tamaño de esa subunidad (el 23S en procariotas y el 28S en eucariotas), en una hendidura situada entre los sitios A y P donde se alojan los extremos aceptores de los ARN de transferencia.

Químicamente, la reacción es un desplazamiento nucleofílico. El grupo amino libre del aminoacil-ARNt del sitio A ataca al carbono carbonílico del enlace éster que une la cadena peptídica naciente al ARN de transferencia del sitio P. El resultado es un enlace peptídico nuevo y la liberación del ARNt del sitio P, que queda descargado. No se consume agua en el proceso, al contrario de lo que ocurre en la hidrólisis de un enlace peptídico ya existente.

Naturaleza de ribozima y su descubrimiento

Durante buena parte del siglo XX se dio por hecho que la catálisis corría a cargo de alguna de las numerosas proteínas que rodean al ARN ribosómico en la subunidad grande. La demostración de que no era así llegó en 1992, cuando Harry Noller y su equipo comprobaron que la actividad peptidil-transferasa sobrevivía a tratamientos que eliminaban de forma agresiva la práctica totalidad de las proteínas del ribosoma, mientras que se perdía si se degradaba el ARN. El experimento apuntaba a una conclusión entonces poco intuitiva: el catalizador era el ARN, no la proteína.

La confirmación definitiva llegó con la cristalografía de rayos X. A comienzos de la década de 2000, los grupos de Ada Yonath, Thomas Steitz y Venkatraman Ramakrishnan publicaron las primeras estructuras de alta resolución de las subunidades ribosómicas y mostraron que, en un radio amplio alrededor del centro catalítico, no había ninguna cadena lateral de proteína, solo ARN. Los tres compartieron el Premio Nobel de Química de 2009 por este trabajo. El hallazgo reforzó la hipótesis del mundo de ARN, según la cual las primeras moléculas capaces de autorreplicarse y catalizar reacciones fueron de ARN, antes de que aparecieran las proteínas.

Diferenciación con otros términos

Pese a compartir la raíz «peptid-», la peptidil-transferasa cumple una función inversa a la de una peptidasa. Esta última hidroliza enlaces peptídicos ya formados y libera fragmentos más pequeños; aquella los construye, uno por uno, durante la elongación de la cadena polipeptídica en el ribosoma. Tampoco coinciden en su naturaleza química: casi todas las peptidasas son proteínas, mientras que el centro catalítico de la peptidil-transferasa es enteramente ARN.

La región es además el punto de unión de varias moléculas que interfieren con la síntesis de proteínas, entre ellas el cloranfenicol y los macrólidos, que se fijan al ARN ribosómico bacteriano y bloquean la formación del enlace peptídico. La estructura del ribosoma bacteriano difiere lo suficiente de la del ribosoma humano como para que esa unión sea selectiva, una diferencia que las investigaciones cristalográficas de Yonath, Steitz y Ramakrishnan ayudaron a precisar a nivel atómico.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre «peptidil-transferasa»?

Del radical «peptidil», el resto acilo que queda del péptido tras perder un grupo hidroxilo, y «transferasa», la clase de enzimas que trasladan grupos funcionales. La Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular la cataloga con el número EC 2.3.2.12.

¿Es una proteína?

No. A diferencia de casi todas las enzimas conocidas, su actividad catalítica reside por completo en el ARN ribosómico, no en ninguna de las proteínas que acompañan al ribosoma.

¿Cómo se demostró que era el ARN, y no una proteína, quien catalizaba la reacción?

La primera evidencia sólida llegó en 1992, cuando Harry Noller y su equipo, de la Universidad de California en Santa Cruz, comprobaron que la actividad se mantenía después de eliminar prácticamente todas las proteínas del ribosoma mediante tratamientos enzimáticos agresivos, pero desaparecía si se degradaba el ARN. Casi una década después, las estructuras cristalográficas de alta resolución obtenidas por los equipos de Ada Yonath, Thomas Steitz y Venkatraman Ramakrishnan confirmaron que ninguna cadena lateral de proteína se encontraba cerca del centro catalítico. Los tres investigadores recibieron el Premio Nobel de Química en 2009 por este conjunto de trabajos.

¿En qué se diferencia de una peptidasa?

En el sentido de la reacción que catalizan. La peptidasa rompe enlaces peptídicos mediante hidrólisis; la peptidil-transferasa los forma, sin intervención de agua, durante la síntesis de proteínas.

Referencias

1. IUBMB Enzyme Nomenclature. EC 2.3.2.12: peptidyltransferase.
2. Noller HF, Hoffarth V, Zimniak L. Unusual resistance of peptidyl transferase to protein extraction procedures. Science, 1992.
3. The Nobel Prize in Chemistry 2009. Nobel Prize Outreach.
4. BIREME/OPS-OMS. Peptidil Transferasas. Descriptores en Ciencias de la Salud (DeCS).