Ejercicio resuelto de Síntesis de proteínas · Biología · 2025

En un laboratorio de investigación biomédica se ha identificado una nueva proteína (X) en células cancerosas que muestra una sobreexpresión significativa en comparación con células sanas. Se sospecha que esta proteína X está relacionada con la proliferación o multiplicación celular descontrolada, una característica clave del cáncer. [2 puntos]

a) Explique qué secuencias relacionadas con el control de la transcripción puede tener alteradas el ADN de estas células.

b) Relacione el papel de los macrófagos y los linfocitos T durante la respuesta inmune frente a las células cancerosas. ¿Con qué finalidad se podría utilizar la técnica de CRISPR-Cas9 en el caso de la proteína X?

c) Esta proteína X sufre modificaciones postraduccionales, como las glicosilaciones. Enumere y explique detalladamente los pasos a seguir para su síntesis y sus posteriores glicosilaciones, indicando el lugar de la célula donde ocurre cada paso.

$\textbf{a) Explique qué secuencias relacionadas con el control de la transcripción puede tener alteradas el ADN de estas células.}$

Que una proteína se sobreexprese significa que su gen se está transcribiendo mucho más de lo debido, de modo que lo alterado son las secuencias reguladoras que controlan esa transcripción.

Puede estar mutado el promotor, la secuencia situada delante del gen a la que se une la ARN polimerasa con los factores de transcripción: una mutación que lo haga más eficaz aumenta la cantidad de ARNm producido. También pueden estar alterados los intensificadores o potenciadores (enhancers), secuencias que aumentan la transcripción aunque estén lejos del gen, o los silenciadores, que la reducen: la pérdida de un silenciador tiene el mismo efecto que la ganancia de un potenciador.

A ello se añaden las alteraciones epigenéticas, como la desmetilación del promotor, que dejan accesible una cromatina que debería estar condensada y silenciada.

$\textbf{b) Relacione el papel de los macrófagos y los linfocitos T durante la respuesta inmune frente a las células cancerosas. ¿Con qué finalidad se podría utilizar la técnica de CRISPR-Cas9 en el caso de la proteína X?}$

Los macrófagos actúan en la respuesta innata: fagocitan las células tumorales muertas y sus restos y, sobre todo, procesan sus antígenos y los presentan en su membrana unidos al complejo mayor de histocompatibilidad de clase II. Actúan, por tanto, como células presentadoras de antígeno.

Los linfocitos T colaboradores (CD4) reconocen esos antígenos presentados y se activan, segregando interleucinas que estimulan a los linfocitos B y a los linfocitos T citotóxicos. Estos últimos (CD8) reconocen los antígenos tumorales presentados por el complejo de clase I en la propia célula cancerosa y la destruyen mediante perforinas y granzimas. Los macrófagos enlazan así la respuesta inespecífica con la específica.

La técnica CRISPR-Cas9 permite cortar el ADN en un punto elegido gracias a un ARN guía y a la nucleasa Cas9. En el caso de la proteína X podría emplearse para inactivar o corregir el gen que la codifica o sus secuencias reguladoras, de modo que dejara de sobreexpresarse y se frenara la proliferación descontrolada; también sirve para estudiar su función eliminándolo en cultivo y observando qué ocurre.

$\textbf{c) Esta proteína X sufre modificaciones postraduccionales, como las glicosilaciones. Enumere y explique detalladamente los pasos a seguir para su síntesis y sus posteriores glicosilaciones, indicando el lugar de la célula donde ocurre cada paso.}$

i) Transcripción, en el núcleo: la ARN polimerasa II copia el gen y se obtiene un ARNm precursor.

ii) Maduración, también en el núcleo: se añaden la caperuza en el extremo $5'$ y la cola de poli-A en el $3'$, y el corte y empalme (splicing) elimina los intrones y une los exones. El ARNm maduro sale al citoplasma por los poros nucleares.

iii) Traducción, en un ribosoma: comienza en el citosol y, en cuanto se sintetiza el péptido señal, el ribosoma se ancla a la membrana del retículo endoplasmático rugoso y la cadena va pasando a su interior.

iv) Glicosilación inicial, en el retículo endoplasmático rugoso: se añade en bloque un oligosacárido al grupo amida de una asparagina ($N$-glicosilación), y la proteína adquiere su plegamiento con ayuda de chaperonas.

v) Transporte en vesículas hasta el aparato de Golgi, donde la proteína recorre las cisternas de la cara cis a la trans mientras se recortan y añaden azúcares, y donde tiene lugar además la $O$-glicosilación sobre los grupos hidroxilo de serinas y treoninas.

vi) Clasificación y envío desde la red trans-Golgi: la proteína ya glicosilada se empaqueta en vesículas y se dirige a su destino, la membrana plasmática, el exterior por exocitosis o un lisosoma, según las señales que porte.