Reacción de acetilación

ADN del paquete de proteínas histonas

Las histonas son una colección de proteínas ricas en aminoácidos lisina y arginina con carga positiva, que se unen fácilmente al ADN, que tiene carga negativa. Facilitado por una serie de proteínas, el ADN se envuelve firmemente alrededor de colecciones de proteínas histonas, formando nucleosomas, la unidad fundamental de la cromatina en las células eucariotas. Los nucleosomas se asocian entre sí, formando estructuras de orden superior y compactando aún más el ADN. Sin embargo, no toda la cromatina está igualmente empaquetada de esta manera, y este empaquetamiento desigual es esencial para la regulación de la expresión génica. Las enzimas de transcripción que copian el ADN en el ARN utilizado para codificar proteínas pueden acceder más fácilmente al ADN empaquetado libremente. Cuando la cromatina está muy empaquetada, estas enzimas de transcripción no pueden acceder fácilmente al ADN, lo que dificulta la transcripción del ARN y la producción de proteínas.

La acetilación de lisina aumenta la expresión génica

La acetilación de los residuos de lisina en las histonas cambia la cadena lateral de amina con carga positiva a carga neutra (consulte la imagen Acetilación y desacetilación de lisina catalizada por enzimas). Este cambio da como resultado una menor atracción entre la proteína histona y el ADN cargado negativamente y un empaquetamiento de ADN más suelto. La desacetilación tiene el efecto contrario, aumentando el número de aminoácidos de lisina cargados positivamente. Cuando las histonas se desacetilan, se empaquetan con más fuerza. Por lo tanto, la acetilación de lisina aumenta la expresión génica y la desacetilación de lisina disminuye la expresión génica.

Acetilación y desacetilación de lisina catalizada por enzimas (el grupo acetilo se muestra en rojo)

Enzimas de acetilación y desacetilación de lisina

La acetilación y desacetilación de histonas están mediadas por las enzimas histona acetiltransferasa (HAT) y las histona desacetilasas (HDAC). Algunos HAT y HDAC pueden acetilar y desacetilar la cadena lateral amino de la lisina (que se muestra en la imagen Acetilación de lisina). Otros HAT acetilan el extremo N de las proteínas histonas, el lado amino de toda la cadena de aminoácidos de las histonas. Las HDAC específicas desacetilan las cadenas laterales de lisina y los extremos N de las histonas. Esta desacetilación de la lisina puede ocurrir por hidrólisis (se consume una molécula de agua durante la reacción), o cuando está mediada por una clase separada de proteínas llamadas sirtuinas dependientes de NAD.

Resumen de la lección

Una reacción de acetilación es aquella en la que se añade un grupo funcional acetilo a un compuesto. Un grupo funcional acetilo está compuesto por un grupo carbonilo (doble enlace carbono-oxígeno) unido a un grupo metilo. Una reacción de desacetilación o desacetilación es el proceso inverso, en el que se elimina un grupo acetilo de un compuesto. Las reacciones de acetilación requieren que el grupo acetal esté unido a un grupo saliente estable y que el compuesto a acetilar sea rico en electrones (nucleófilo). Las reacciones de acetilación generalmente ocurren cuando el nucleófilo (generalmente un grupo -OH o -NH2) ataca el carbono carbonilo del grupo acetilo.

Las reacciones de acetilación son reacciones esenciales en el desarrollo de fármacos, así como en los procesos biológicos. La acetilación de la anilina da como resultado la acetanilida, un analgésico. La acetilación también juega un papel importante en la regulación de la expresión génica. La acetilación de lisina en proteínas histonas aumenta la expresión génica, mientras que la desacetilación disminuye la expresión génica. La acetilación y la desacetilación biológicas suelen estar mediadas por enzimas denominadas acetiltransferasas y desacetilasas.