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Resumen Traducción
La síntesis proteica ocurre de modo semejante en todas las celu las, se
necesita un ARNm de molde donde se leen en dirección 5’-3’ y las cadenas
polipeptidicas se sintetizan desde el extremo amino terminal al carboxilo
terminal. El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) está
determinado por la secuencia (orden) de nucleótidos, por lo que el orden de los
aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) determina la función de la
nueva proteína.
La traducción tiene lugar en los ribosomas, siendo los ARNt los adaptadores
entre el molde de ARNm y los aminoácidos incorporados a la proteína.
Tres tipos de RNA desempeñan un papel cooperativo:
- mRNA transportador de la información
- rRNA asociado a proteínas forma el ribosoma
- tRNA portadores de aminoácidos, lectores del mensaje
Reglas de síntesis de moléculas informativas
Ácidos nucleicos y proteínas
Formados por un número limitado de subunidades.
Las unidades son agregadas secuencialmente formando cadenas lineales.
Cada cadena tiene un punto de inicio, avanza en una única dirección y tiene un
punto de finalización.
Los productos de la síntesis primaria son modificados previamente a cumplir su
función.
Síntesis de proteínas
Se requiere de:
● Ribosomas
● Aa- tRNA.
● mRNA.
Ribosoma
Los ribosomas son el lugar donde se sintetizan las proteínas tanto en células
eucariotas como procariotas. La síntesis está guiada por la información
contenida en la molécula de ARNm, para mantener la pauta de lectura correcta
y asegurar la precisión de la traducción. La síntesis se lleva a cabo en el
ribosoma, una compleja maquinaria compuesta por proteínas y algunas
moléculas de ARN. Tanto las procariotas como las eucariotas los ribosomas
están formados por una subunidad mayor y una subunidad menor.
La subunidad menor constituye el soporte sobre el que los ARNt pueden
aparearse correctamente con los codones de ARNm, mientras que la
subunidad mayor cataliza la formación de los enlaces peptídicos que unen a los
aminoácidos en una cadena polipeptídica.
Composición del ribosoma en Procariotas
La subunidad menor (30S) de los ribosomas procariotas esta formada por un
ARNr 16S y 21 proteínas dinstinas, mientras que la subunidad mayor (50S)
está compuesta por dos ARNr 23S y 5S y 34 proteinas.
Esto confiere que el ribosoma procariota sea menos complejo que el eucariota
Composición del ribosoma Eucariota.
Las subunidades de los ribosomas eucariotas son de mayor tamaño y
contienen más proteínas que las procariotas.
La subunidad menor es de 40S la cual está compuesta por ARNr 18S y unas
30 proteínas, la subunidad mayor (60S) contiene los ARNr 28S, 5,8s Y 5S
además de 45 proteínas.
El adaptador molecular: ARNt
Los ARNt para actuar como adaptadores necesitan dos regiones distintas.
La secuencia CCA en su extremo 3’ al cual los aminoácidos se unen
covalentemente, con la ribosa de la Adenina terminal, mediante un enlace
ester, entre el grupo carboxilo y la Ribosa de la Adenina.
Y la secuencia del ARNm que es reconocida por el anticodón, localizado en el
otro extremo de la molécula de ARNt plegada el cual se une al codón adecuado
mediante complementariedad de bases.
La unión del aminoácido a su ARNt especifico es mediado por un grupo de
enzimas llamadas aminoacil ARnt sintetasas, cada una de estas enzimas
reconoce un único aminoácido y también al ARNt al cual se debe unir ese
aminoácido.
La reacción ocurre en dos etapas, primero el aminoácido es activado mediante
una reacción con ATP formándose un intermediario de aminocil AMP. Este
aminoácido activado se une posteriormente al extremo 3’ del ARNt.
Formándose así el enlace entre el aminoácido y el extremo 3’.
La mayoría de las células tienen una sintetasa diferente para cada aminoácido
es decir 20 sintetasas en total, pero en bacterias tienen menos de 20 sintetasas
por lo que una sintetasa es capaz de acoplar más de un aminoácido a sus
ARNt apropiados.
Proceso de traducción
El primer paso es el cargado de los ARNt donde el aminoácido se une al
extremo 3’ del ARNt
Y el segundo paso es el reconocimiento del anticodón con el codón del ARNm
en el ribosoma
Iniciación (difiere en procariotas y eucariotas).
Procariotas
La traducción no inicia simplemente en el extremo 5’ del ARNm sino que tiene
lugar en un sitio de iniciación específico. La región 5’ y 3’ tanto en eucariotas
como en procariotas son no codificantes y se denomina como UTR
Los ARNm de eucariotas normalmente codifican una única cadena polipeptida
por eso son denominados monocintronicos poseen un solo promotor para todos
los genes. Mientras que la mayoría de los ARNm de procariotas codifican
multiples polipeptidos, sintetizados de manera independiente desde distintos
sitios de iniciación por eso se les denomina policintronicos.
Tanto en eucariotas como procariotas el codón de inicio es el AUG que codifica
metionina, pero en bacterias este puede ser modificado formando
formilmetionina.
El primer paso de la traducción en procariotas es la unión de tres factores de
iniciación (TF1,TF2 Y TF3) a la subunidad menor del ribosoma (30S) El ARNm
y el N-formilmetionil ARNt iniciador se unen posteriormente al complejo, siendo
el TF2 (El cual contiene GTP) el que reconoce al ARNt iniciador.
Luego TF3 se libera permitiendo que la subunidad mayor del ribosoma (50S) se
asocie al complejo. Esta asociación produce la hidrólisis de GTP unido al TF2,
y se requiere de MG+2 permitiendo la salida de los factores TF1 Y TF2, el
resultado es un complejo de iniciación de 70S (ribosoma de los procariotas),
compuesto de ARNm y ARNt iniciador unidos al ribosoma.
La secuencia Shine-Delgrano, la cual es la secuencia que reconoce los
codones de inicio, que es complementaria a la secuencia de ARNr 16 S del
extremo 3’. Alinea al ARNm con el ribosoma.
Eucariotas
La etapa de iniciación de la síntesis de proteínas en eucariotas es un proceso
mucho más complejo y requiere 10 proteínas distintas, llamadas elFs (factores
de iniciación de eucariotas). Los factores elF1, elF1A, elF3 y elF5 se unen a la
subunidad menor del ribosoma (40S) y elF2 (complejo con GTP) se asocia con
el metionil ARNt iniciador.
A continuación dicho complejo se unen al extremo 5’ de una molécula de
ARNm que es reconocida mediante la caperuza y los factores de inicio que
lleva consigo que son elF4B (se une a la caperuza) y elF4G.
La subunidad ribosómica menor unida al ARNt de iniciación y a los factores de
iniciación chequean al ARNm hasta identificar un codón de iniciación AUG y
cuando es reconocido los factores son liberados y se une la subunidad mayor
de 60S formando un ribosoma de 80S.
En las eucariotas los ribosomas se unen al ARNm mediante el reconocimiento
del extremo 5’ cap. De esta forma los ribosomas se desplazan por la secuencia
del mensajero hasta encontrar el codon de inicio.
Otros factores de inicio adicionales actúan como helicasas alimantadas por
ATP que facilitan el desplazamiento del robosoma a través de la estructura
segundaria del ARNm.
Elongación (similar en eucariotas y procariotas)
El ribosoma tiene tres sitios para que el ARNt se una, denominados APA.
A(aminoacil), P (peptidil) y E (liberación)
El ARNt iniciador se une al sitio P, la primera etapa de la elongación es la unión
del siguiente ARNt al sitio A, donde el aminoacil ARNt sintetasa es dirigida por
un factor de elongación (unido al GTP)para unirse a dicho sitio, donde realiza el
reconocimiento entre anticodón y codón, y el aminoácido que presenta
cargado, va a formar un enlace peptidico con la metionina por lo que esto
produce que el ribosoma se desplace tres nucleótidos a lo largo del ARNm.
Este movimiento transloca el peptidil de( met-ala, por ejemplo) ARNt al sitio P y
el ARNt iniciador será liberado por el sitio E, para que el siguiente ARNt se
posicione en el sitio P. dejando el A libre cuando el factor de elongación se
libera.
La translocación ocurre luego de la formación del enlace peptidico.
Terminación
La elongación de la cadena polipeptidica continua hasta que un codón de
terminación (UAA, UAG o UGA) se coloca en el sitio A del ribosoma. Las
células no contienen un ARNt con anticodones complementarios para los
tripletes de terminación pero si factores de liberación que los reconocen y
terminan la síntesis de proteínas. Las células procariotas constan de dos
factores de elongación (RF1 y RF2) mientras que la eucariota con un factor de
liberación (RF3), por lo que el factor de terminación se une a un codón de
terminación en el sitio A estimulando la hidrolices entre el ARNt y la cadena
polipeptidica en el sitio P, permitiendo la salida de esta del ribosoma,
posteriormente el ARNt es liberado y las subunidades del ribosoma se disocian
del ARNm.
Polirribosomas
Los ARN mensajeros de células procariotas y eucariotas pueden ser traducidos
simultáneamente por muchos ribosomas. Una vez que el ribosoma se aleja de
un sitio de iniciación, otro puede unirse al ARNm e iniciar la síntesis de una
nueva cadena polipeptida, el conjunto de ribosomas se denomina
polirribosomas, donde cada ribosoma del poli funciona de forma independiente
para sintetizar una cadena de polipeptidos distinta. Esta forma circular de
traducción hace que los ribosomas se puedan reciclar rápidamente aumentado
la eficacia de la traducción.
Los ribosomas que se encuentran cerca al extremo 3’ son los que tienen
cadenas polipeptidicas mas largas ya que son los primeros en unirse y por lo
tanto tienen más tiempo de traducción.
Acomplamiento de transcripción y traducción en procariotas
La traducción en bacterias se inicia sobre transcriptos que aún no terminaron
su síntesis. Esta coordinación entre ambos procesos permite una regulación
más precisa de la síntesis proteica bacteriana.
Destino de las proteínas
Dependiendo el sitio donde se traducen las proteínas es para donde estas irán
y la función que cumpliran por ejemplo las proteínas traducidas cerca de la
membrana del Retículo endoplasmatico rugoso, estas irán a lugares donde
hayan membrana como la membrana plasmática.
En cambio hay ribosomas que traducen proteínas libres en el citoplasma y
estas cumplirán otra función, muchas de las veces se traducen proteínas en la
región donde son necesitadas
Regulación de la traducción
VENTAJA
: respuesta rápida
INICIACION
: punto fundamental de control
MECANISMOS
A. Unión de las proteínas reguladoras a RBS- bloqueo de traducción
B. Estructuras tipo horquillas en el ARNm que permiten no reconocer el sitio de
inicio.
REGULACION GLOBAL DE LA TRADUCCION
Causada por: Estrés celular (nutrientes bajos) por lo que no se requiere la
energía necesaria para iniciar una traducción
Ciclo celular
Mediada por modificación del aparato basal de traducción (eIF2- P, eIF4E- no
P) ya que todo este mediado por este aparato basal.
Antibióticos y síntesis proteica
La mayoría de los antibióticos son de origen bacteriano esto se debe a que las
bacterias crecen en presencia de un antibiótico, capaz de inhibir el crecimiento
de otras bacterias, compitiendo por nutrientes y condiciones ambientales.
Algunos de estos inhibidores son utilizados ya que se aprovecha las diferencias
estructurales entre los ribosomas bacterianos y eucariotas, de modo que
interfieren preferentemente en la función de los ribosomas bacterianos. De esa
forma los humanos podemos tomar elevadas dosis de algunos de estos
compuestos sin padecer ninguna toxicidad.
MECANISMOS DE ACCION
1. Interfieren con la síntesis de la pared bacteriana
2. Interfieren con la síntesis de ácidos nucleicos
Enzimas Girasa, Topoisomerasa (Quinolonas)
Enzimas de síntesis de folato (Trimetofrina, sulfametazona)
Generan radicales libres (Metronidazol, Nitrofuantonina)
3. Interfieren con la síntesis proteica
Por ejemplo la penicilila inhibe la síntesis de la pared celular bacteriana. Sin
embargo muchos de los antibióticos comúnmente usados inhiben diferentes
etapas de la síntesis de porteinas como los son la estreptomicina, tetraciclina,
cloramfenicol y eritromicina son específicos de ribosomas procariotas. Otros
antibióticos inhibidores de la síntesis de proteínas actúan contra procariotas y
eucariotas como la puromicina o clicloheximida, pero estos no se utilizan
clínicamente pero si son útiles para la experimentación de síntesis de
proteínas.
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