T8. La expresión de la información genética en el cuerpo humano. Parte 2..pptx

Tema 8. La expresión de la información genética en el cuerpo humano. Parte 2. Vídeo Replicación DNA y Transcripción a RNA ● https://www.youtube.com/watch?v=7Hk9jct2ozY Maduración del RNA ● Antes de ser traducido, el mRNA debe pasar por un proceso de maduración. ● El tránscrito primario (hebra d...

Tema 8. La expresión de la información genética en el cuerpo humano. Parte 2. Vídeo Replicación DNA y Transcripción a RNA ● https://www.youtube.com/watch?v=7Hk9jct2ozY Maduración del RNA ● Antes de ser traducido, el mRNA debe pasar por un proceso de maduración. ● El tránscrito primario (hebra de RNA recién sintetizada), sufre este proceso de maduración en el núcleo celular. Maduración del RNA ● La maduración incluye varios procesos: ○ Adición del casquete en 5’ cuya función es: ■ Proteger el extremo 5’ del mRNA de las RNAsas del citoplasma. ■ Participar en el comienzo de la traducción. ○ Corte, empalme y poliadenilación: ■ Adición de la cola de poliA en el extremo 3’: ● Protege el mRNA de ser degradado por RNAsas. ● Una endonucleasa corta el mRNA 11-30 nt más allá (hacía el extremo 3’) de la secuencia de corte (AAUAAA) y la poliadenilato polimerasa añade entre 20 y 250 adenilatos. Maduración del RNA ○ Adición de la cola de poliA en el extremo 3’: ○ Corte y empalme del mRNA: ■ Intrones de los grupos I y II. Autocatalíticos (pequeña parte): ● Intrones del grupo I, en genes que codifican rRNA, mRNA y tRNA del núcleo, mitocondrias y cloroplastos. Maduración del RNA ■ RNA Autocatalíticos: Corte directo de intrones y empalme de exones. ■ Procesamiento de intrones por espliceosoma: **snRNP: Ribonucleoproteínas pequeñas nucleares Maduración del RNA ● Ejemplo: Maduración del mRNA de ovoalbúmina: Maduración del RNA ● Tras el proceso de maduración, se obtiene finalmente el mRNA maduro, que ya es funcional. ● Sin embargo, en ocasiones, la maduración del mRNA se da de manera diferente según el tejido donde se produzca, esto se denomina splicing alternativo (o ajuste alternativo): ○ La mayoría de los genes humanos producen varios mRNA que a su vez codifican proteínas distintas (a veces con funciones opuestas). Por tanto: Un gen=una proteína, ¡no siempre es cierto! Maduración del RNA ● Ejemplo splicing alternativo: Maduración del RNA ● Otros tipos de RNA tienen una maduración ligeramente diferente: ○ En el caso del rRNA en eucariotas: ■ De un tránscrito primario acaban obteniéndose 2 subunidades de ribosoma maduro. ○ En el caso del tRNA en eucariota, sufre un proceso similar que incluye: escisiones y adiciones de nucleótidos en determinadas zonas, unión covalente de bases y eliminación del intrón. Traducción: Síntesis de proteínas ● Propiedades de la traducción: ○ Unidireccional: ■ El mRNA se lee 5’3’. ■ Las proteínas se sintetizan: NH2 (extremo amino)  COOH (extremo carboxilo). ○ Selectiva. ○ Necesita un adaptador: tRNA. ○ Reiterativa (Polirribosomas). Traducción: Síntesis de proteínas ● Cada triplete de nucleótidos (del mRNA) que codifica un aa concreto, se denomina codón. ● Sin embargo, al existir 64 combinaciones posibles entre nucleótidos, pero tan solo 20 aas, se dice que el código genético está degenerado, ya que más de un codón distinto, codifican el mismo aa. ● A esto, debemos añadir el codón de iniciación AUG (met) y los codones de terminación o codones STOP (UAA, UAG, UGA), los cuales detienen la traducción. Traducción: Síntesis de proteínas ● Existen zonas de mRNA con genes con secuencias de marco de lectura abiertos (ORF). ● Según el lugar de unión del ribosoma y el inicio de la síntesis proteica, la situación de los codones STOP o de terminación, determinará cuáles son los polipéptidos que se sintetizan, ya que codifican para diferentes aas. Traducción: Síntesis de proteínas ● tRNA: Emparejamiento entre el mRNA y la proteína en crecimiento. ● El tRNA específico para cada aa, se une mediante complementariedad con el codón del mRNA (anticodón). Esta unión se da de manera antiparalela (orientación contraria al mRNA). Traducción: Síntesis de proteínas ● tRNA: Emparejamiento entre el mRNA y la proteína en crecimiento. ● El aa se une al brazo 3’ del tRNA, en una reacción con gasto de energía catalizada por la enzima aminoacil tRNA sintetasa: Aminoácido + tRNA+ ATP AminoaciltRNA+ AMP + PPi Traducción: Síntesis de proteínas ● Ejemplo de componentes esenciales para las 5 principales etapas de la síntesis proteica en E.coli: ○ ○ ○ ○ Activación de aas. Iniciación. Elongación. Terminación y reciclaje de ribosomas. ○ Plegamiento y procesado postraduccional. Traducción: Síntesis de proteínas ● Ejemplos de secuencias señalizadoras de iniciación de traducción en bacterias: ○ En algunas varía el codón de iniciación. ○ La secuencia Shine-Dalgarno del mRNA se empareja cerca del extremo 3’ de la subunidad 16S del rRNA. Traducción: Síntesis de proteínas ● Inicio de la traducción (EN RIBOSOMAS): ○ Los ribosomas cuentan con 3 sitios implicados en la traducción: ■ P: Sitio peptidilo, donde se produce el emparejamiento codón-anticodón y unión del aa correspondiente. ■ A: Sitio aminoacilo, donde se va a dar el crecimiento del péptido. ■ E: Sitio de salida, donde va a separarse el tRNA. ■ IF: Factores de inicio. Ejemplos y funciones  Traducción: Síntesis de proteínas ● Inicio de la traducción: ● Es un proceso complejo que se inicia en la subunidad pequeña ribosomal, y tras varias fases, se une la subunidad mayor configurando el ribosoma funcional que llevará a cabo la traducción en sentido estricto  Crecimiento de la cadena peptídica. Traducción: Síntesis de proteínas ● Traducción: Elongación. ● Consta de 3 pasos, el primero es la unión del aminoacil-tRNA correspondiente al siguiente codón, entrando este aminoacil-tRNA al sitio A del ribosoma. ○ Proceso en el que también median factores de elongación como Tu, Ts. Traducción: Síntesis de proteínas ● Traducción: Elongación. ● Segundo paso: Formación del enlace peptídico. ○ La reacción está catalizada por la peptidil transferasa. El aa de iniciación (met o fmet) se transfiere al grupo amino del segundo aminoaciltRNA en el sitio A del ribosoma, formando un dipeptidil-tRNA. ○ El tRNA sin carga se desplaza de modo que sus extremos 3′ y 5′ pasan al sitio E. Similarmente, los extremos 3' y 5' del peptidil tRNA se desplazan Traducción: Síntesis de proteínas ● Traducción: Elongación. ● Tercer paso: Traslocación. ○ El ribosoma se mueve un codón hacia el extremo 3’ del mRNA, usando la energía de la hidrólisis del GTP unido a la translocasa. El dipeptidil-tRNA pasa al sitio P, dejando el sitio A libre para la entrada del tercer aminoacil-tRNA. ○ El tRNA sin carga se disocia en el sitio E, y la elongación comienza de nuevo. Traducción: Síntesis de proteínas ● Estos pasos de la elongación, de dan a la vez. Resumen: *En la figura no aparece el sitio E del ribosoma. Traducción: Síntesis de proteínas ● Traducción: Terminación y reciclaje de ribosomas. ○ La terminación comienza al entrar un codón STOP en el sitio A, al cual se une un factor de liberación (RF), que hidroliza el enlace entre el polipéptido en crecimiento y el tRNA del sitio P. ○ Posteriormente, el mRNA, el tRNA deacilado y el RF salen del ribosoma, que se disocia en sus subunidades, ayudado por el factor de reciclaje ribosomal (RRF), IF-3 y energía del GTP. Traducción: Síntesis de proteínas ● Resumen traducción. Maduración y destino de las proteínas ● Las proteínas recién sintetizadas en los ribosomas sufren una serie de modificaciones postraduccionales, entre otras: ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Transporte del péptido al destino final. Modificaciones de los extremos de la cadena. Plegamiento de la proteína. Modificación de aas (fosforilación de grupos -OH, carboxilaciones, hidroxilaciones, metilaciones). Glicosilación (unión de cadenas laterales de glúcidos). Formación de puentes disulfuro. Unión de grupos prostéticos. Modificaciones proteolíticas Maduración y destino de las proteínas ● Respecto al transporte de proteínas a su destino final, en eucariotas se han identificados secuencias señal de algunas proteínas que dirigen su traslocación al RE: ○ ○ ○ ○ Secuencias de 13 a 36 aas. Un aa básico en el extremo N de la secuencia. 10-15 aas apolares. Un aa pequeño al lado del sitio de corte. Maduración y destino de las proteínas ● También se han determinados los procesos de señalización y o transporte de proteínas con otros destinos como: ○ Lisosomas. ○ Mitocondrias: Mediado por chaperonas y complejos Tom y Tim.  ○ Núcleo: mediante la señal de transporte para el núcleo NLS. Maduración y destino de las proteínas ● En cuanto a la modificación de aas: Entre otros encontramos fosforilación de OH-, carboxilaciones, hidroxilaciones, metilaciones, etc. ○ Ejemplos de fosforilaciones (adición grupo fosfato). ○ La fosforilación/defosforilación de aas, está finamente regulado por enzimas. Maduración y destino de las proteínas ● Plegamiento de proteínas: Para adquirir su funcionalidad, deben ser correctamente plegadas. Esto puede estar mediado por diversas moléculas que ayudan al correcto plegamiento (chaperonas, carabinas moleculares, etc.) o darse de manera espontánea por la propia composición bioquímica de la proteína. Maduración y destino de las proteínas ● Plegamiento de proteínas: No obstante, en ocasiones, este plegamiento se da de un modo incorrecto, y la proteína resultante debe degradarse. ○ En momentos con elevada concentración de ROS, y pocas chaperonas. ○ En ocasiones no se degrada este plegamiento incorrecto, y puede dar pie a diversas enfermedades: Ej. Fibras/placas amieloides en el Alzheimer. Recambio y degradación de proteínas ● La síntesis y degradación de proteínas a nivel celular se encuentran en equilibrio en condiciones de normalidad fisiológica. Recambio y degradación de proteínas ● La degradación de proteínas, tanto las que son incorrectamente plegadas, como las que ya han cumplido su función y deben ser recicladas, suele producirse mediante el marcaje de las mismas por ubiquitina y la posterior degradación de la misma en el proteasoma.