Sintesis de proteinas Transcripcion

1. Síntesis de Proteínas:
Traducción

2. Características
• síntesis de proteínas mediante la unión de AA
Bioquímico, se caracteriza por:
1. gran variedad de proteínas formadas.
2. elevado costo energético (80-90%)
3. regulación necesidades celulares y ritmo de
degradación proteica

3. Principales macromoléculas que participan:
1. tRNA especial para la iniciación
2. 31 tipos de TRNAs portadores de aminoácidos, en forma de aminocil-tRNAs
3. Ribosomas
4. ARNm.
5. Factores proteicos de inicio, elongación y terminación de la síntesis.
El proceso rápido velocidad de traducción es:
• Procariotas de20 AA por segundo
• eucariotas es de más de 2 a 4 AA por segundo

4. Sentido de avance de la síntesis proteica
• Dos puntos de vista:
1. secuencia nucleotidica del mRNA se lee de 5' a 3'.
2. secuencia aminoacidica del polipeptido se incorpora desde el extremo amino
hacia el Carboxilo

5. Carácter monocistrónico o policistrónico del mRNA
 monocistronicos procariotas y eucariotas,
codifican un solo polipéptido.
1. el codón de inicio
2. codón de terminación.
 policistronicos procariotas y virus, codifican
varios polipéptidos
1. varios codones de inicio
2. varios codones de terminación
Cistron
(unidad de funcionalidad genética)es que un mRNA puede dar
lugar a la sintesis de un polipéptido o de varios

6. Fases de la Traducción
1. una previa o de activación de aminoácidos
2. Iniciación
3. Elongación
4. Terminación.
5. La maduración postraduccional

7. FASE PREVIA:
• ACTIVACIÓN DE LOS AA EN
FORMA DE AMINOACIL-tRNAs
• La unión tRNA del AA es
posiblemente el paso más
critico de la expresión génica.
• ocurre en el citosol celular.

8. Reacciones de aminoacilación
• La unión del AA con el tRNA
dos reacciones catolizadas
por la enzima aminoacil-tRNA
sintetasas.
• El producto final es un
aminoacil-tRNA. con un
enlace ester entre el grupo
OH 3' terminal del tRNA y el
grupo carboxilo del
aminoácido
dos enlaces fosfato de alta energía forma enlace éster entre AA y tRNA

9. Aminoacil-tRNA sintetasas
• Se han aislado gran cantidad de sintetasas de bacterias, plantas y animales, masa 88 y 181 Kda.
• catalizan de forma similar la reacción de activación del AA con AMP
• presentan diferencias en la segunda reacción. la de unión al tRNA, unas unen el aminoácido al grupo
hidroxilo 2' y otras al 3' siempre del último nucleotido del tRNA.

10. • Cada aminoacil-tRNA sintetasa reconoce un único AA y también todos
los tRNAs cuyos anticodones codifican ese mismo AA
• Existen en la célula 20 aaRSs distintas.
• El papel de las sintetasas es esencial para la síntesis proteica y
constituye la esencia del código genético, el problema central de la
traducción ya que se considera como un segundo código genético.

11. Mecanismo de reconocimiento de los
aminoácidos por las sintetasas
• Cada aminoácido
encaja en un
determinado lugar
del centro activo de
la sintetasa, gracias
a interacciones por :
1. puentes de hidrógeno.
2. Electrostáticas
3. hidrofóbicas

12. Mecanismo de reconocimiento de los tRNAs
por las sintetasas
• La capacidad de una sintetasa para reconocer varios tRNAs y al mismo
tiempo rechazar otros depende del modo como éstos interaccionan
con el centro activo de la aaRS. Este reconocimiento es complejo y
diferente para cada pareja tRNA-sintetasa
• Depende de la estructura de la sintetasa

13. Corrección de los errores cometidos por las
sintetasas
• La elevada especificidad de las sintetasas hace que los errores sean
infrecuentes.
• Se reduce aun mas la tasa de error por el mecanismos de corrección que
se encuentra en el centro activo de la sintetasa
• la tasa de error de la síntesis proteica es mucho mayor que la replicación

14. Ejemplo del filtro #1
• La enzima isoleucil- tRNA sintetasa(IleRS) no distingue bien entre Ile y
Val por tener un grupo metileno
• interaccion mas favorable del centro activo con Ile.(energia de fijacion
superior en 3 kcal/mol a la de Val.

15. Ejemplo del filtro #2
• si se ha llegado a formar erróneamente VaI-AMP-E en el sitio activo
de IleRS, se percibe el error y se hidroliza el anhídrido entre Val y
AMP, se une Ile.

16. Ejemplo del filtro n.° 3.
• La enzima sintetasa (VaIRS) sirve para demostrar la capacidad de
corregir errores entre dos AA cuyo tamaño es casi idéntico ejm Val y
Thr.
• VaIRS rechaza a Thr por dos mecanismos:
1. El centro activo de transferencia es hidrófobo e interacciona de
manera más favorable con Val
2. el centro activo de hidrólisis es hidrófilo e interacciona mejor con
Thr,. Como resultado, la Thr unida por error se hidrolizará , mientras
que Val unida correctamente a tRNAval se conserva.

17. FASE 1: INICIACIÓN
• determina la velocidad global de la síntesis.
• forma semejante en procariotas y eucariotas
Intervención de complejos(binarios o ternarios) formados por las 3
moléculas principales:
1. tRNAs
2. Ribosomas
3. mRNAs
-factores proteicos. coenzimas. iones, etc.

18. Especificidad del punto de inicio
• Codón de inicio AUG necesita ser reconocido por el ribosoma y el
tRNAmet iniciador
• procariotas cada cistrón de un mRNA posee una secuencia Shine-
Dalgamo que interacciona con la subunidad pequeña del ribosoma.
• eucariotas el mRNA es casi siempre monocistronico por lo que tiene
un solo codón de inicio . la especificidad se establece a través de un
tRNA especial iniciador.
• La unión de éste al mRNA requiere que el codón AUG forme parte de
la secuencia de Kozak y da lugar a un complejo 'ternario: mRNA,
ribosoma, tRNAmet.

20. Formación del metionil tRNA Iniciador
• los codones AUG en los que se inicia la traducción son reconocidos
por un tRNA iniciador. llamado tRNAimet .
• Procariotas hay aminoacilación y formilación, para incorporar N-
formil-metionina (fMet) al inicio de la traducción.
• Eucariotas no hay participación de formilmetiona, sólo se requiere la
aminoacilación para incorporar metionina al inicio de la síntesis.

21. • factores proteicos de iniciación. elongación o terminación.
• Los factores de iniciación se nombran con la raiz IF en procariotas y
eIF en eucariotas
La traducción ocurre en 9 pasos sucesivos:

22. Disociación del ribosoma
El ribosoma debe disociarse en sus dos
subunidades para permitir, en las etapas
siguientes. La unión de tRNA y mRNA y el
inicio de la síntesis.
Paso 1

23. Paso 2:
Unión a la subunidad menor del ribosoma:
1. Se incorporan a la subunidad menor el aminoacil-tRNA y el mRNA
2. Se forma un complejo binario de preiniciación y después uno
ternario 40S
3. En esta union y el posterior desplazamiento interviene los factores
elf-4a y el elf-4b y se produce la hidrolisis del ATP.
4. La subunidad menor y los factores se desplaza hasta encontrar un
codon AUG. debe estar incluido en una secuencia de Kozak.
5. El metionil-tRNAi Met se incorpora después de formar un complejo
con el factor de iniciación elF-2 y GTP.

24. Paso 3:
Unión de la subunidad mayor: complejo de
iniciación
• Para que pueda iniciar la síntesis de un polipeptido el complejo de
preiniciación 40S debe unirse con la subunidad mayor del ribosoma
60S.
• Se disocian todo los factores y queda un complejo ternario de
iniciación 40S libre de factores proteicos, se reasocia con la subunidad
mayor del ribosoma formando el complejo ternario de iniciación 80S.
• Con la asociación de las dos subunidades del ribosoma, y la presencia
del tRNA y el mRNA correctamente ubicados, este complejo queda
dispuesto para la elongación.

25. Reutilización de los factores de iniciación
• Los factores Ilf se recuperan de los procesos anteriores y pueden
volver a participar en el inicio de una nueva cadena polipeptídica a
excepción del factor elf-2 que comenzó en su forma GTP y ha
terminado como GDP
• La regeneración del GTP se hace por un intercambio de nucleótidos
mediados por el factor elf-2B(factor intercambiador de nucleótidos de
guanina)

26. FASE 2: ELONGACION
• Es un proceso cíclico que consiste en la adición del segundo AA hasta
el último AA.
• Cada ciclo consta de 3 pasos.
1. ubicación del nuevo aa-tRNA en el sitio A del ribosoma
2. formación del enlace peptídico
3. Translocación del peptidil-tRNA al sitio P.
• Intervienen tres factores proteicos citoplasmáticos:
• eEF-1a , eEF-1BG y eEF-2

27. Ubicación del aminoacil-tRNA en el sitio A (paso 4)
• Tras incorporarse el Met- tRNA al sitio P del ribosoma en el complejo
de iniciación 80S queda ún vacio el sitio A.
• Se produce la incorporación de cada nuevo AA por apareamiento
del anticodón de su AA-tRNA con el codón del mRNA
• La entrada de todos los sucesivos aa- tRNA en el sitio A requiere que
estén unidos al factor de elongación eEF-1ª que se une al GTP.
• La forma GDP de eEF-1a no posee afinidad por el ribosoma
liberándose y quedando así el AA-tRNA unido al sitio A dispuesto
para las etapas siguientes.
• De forma análoga a lo que ocurre con el factor de iniciación elF-2 se
regenera la forma eEF-1a: GTP por intercambio de nucleótidos
mediado por un nuevo factor. de elongación eEF-1BG.
• se produce el cuarto gasto energético

28. Transpeptidación: (paso 5)
• Una vez situadas las moléculas de AA-tRNA y Met-tRNA en los sitios A
y P del ribosoma se forma el enlace peptídico entre ambos.
• Esta reacción la calataliza la peptidiltransferasa localizada en el rRNA
28S. componente de la subunidad grande 60S.

29. Translocación:(paso 6)
• El ribosoma completo se desplaza en
sentido 5--3' del mRNA cada vez un solo
codón gracias al eEF-2(translocasa)
• Interacciona principalmente con la
subunidad mayor originando cambios
conformacionales en el ribosoma completo.
• Al mismo tiempo impide la unión de un
nuevo AA-tRNA en el sitio A, evitando que
se pase al siguiente ciclo antes de tiempo.
• quinto pasto energético. se obtiene de la
hidrólisis de GTP

30. Repetición del ciclo de elongación (pasos 4, 5 y 6)
• AI terminar la primera translocación se ha completado el primer ciclo de
elongación, llegando a una situación idéntica a la existente al comienzo.
sitio A libre y sitio P ocupado por un tRNA.
• La diferencia que el Met-tRNA, del sitio P ha sido sustituido por un
dipeptidil-tRNA.
• La elongación continúa de forma cíclica hasta que se añade el ultimo AA.

31. FASE 3: TERMINACIÓN
• Para liberar el polipéptido ya completo de su unión al tRNA en el sitio P y
para disociar el ribosoma del mRNA.
• Ocurre en respuesta a la presencia en el sitio A de uno de los 3 codones
de terminación (UAA. UAG o UGA en el caso de mRNA codificado por
ADN nuclear. y (UAA, UAG, AGA o AGG) en el caso de mRNA codificado
por ADN mitocondrial.
• En eucariotas interviene un factor proteico de terminación eRF
(Releasing Factor) a diferencia de procariotas donde existen tres (RF1,
RF2 y RF3)

32. Unión del factor de liberación (paso 7)
• No existe ningún tRNA que reconozca los codones de paro por lo que
cuando el ribosoma se trasloca sobre uno de ellos no puede
progresar la elongación.
• En su lugar, el factor eRF se une al ribosoma en el sitio A frente al
codon de terminación.

33. Hidrólisis del peptidil-tRNA (paso 8)
• La union de eRF al ribosoma altera la actividad peptidiltransferasa.
• Como consecuencia se hidroliza el enlace éster del peptidil-tRNA
liberando la cadena polipeptídica.
• En esto proceso además se hidroliza una molécula de GTP asociada al
factor eRF y ocurre el sexto gasto energético.

34. Disociación (paso 9)
• El tRNA no cargado sale del ribosoma.
• La forma eRF : GDP ya no posee afinidad por el ribosoma y también se
libera.
• Se separan las dos subunidades ribosomicas(en eucariotas, 80S– 40S+
60S). liberando el mRNA.
• Todos los componentes quedan asi disponibles para iniciar la síntesis
de una nueva proteína (excepto el eRF, que debe recambiar su GDP
por GTP.

35. INHIBIDORES DE LA TRADUCCIÓN
• Diversos compuestos actúan impidiendo la traducción.
• El efecto inhibidor puede ejercerse en distintas etapas de la
traducción.

37. Control de la capacidad y frecuencia de
traducción de los mRNAs
• Una vez que el mRNA ha alcanzado el citoplasma, el control de su
traducción se ejerce esencialmente en la iniciación.

38. Ejemplo 1: Control de la síntesis de ferritina
por bloqueo del mRNA
• Las IRP(proteínas reguladoras del hierro) poseen la capacidad de
unirse al mRNA.
• Cuando el hierro es escaso en la célula permite unirse con una
horquilla de RNA con bucle. Se conoce como motivo IRE o elemento
de respuesta a hierro.
• Existe un motivo IRE en U región 5' no traducida del mRNA de
ferritina al que se unen las IRP impidiendo el inicio de la traducción y
reduciendo así la concentración intracelular de ferritina.

40. Ejemplo 2: Regulación de la síntesis de hemoglobina
por fosforilación de un factor de iniciación