Tema 9 - Ribosomas PDF

Tema 9. Ribosomas  Tema 9. Ribosomas 9.1.- Generalidades 9.2.- Estructura y función 9.3.- Composición y funciones del ARNr 9.4.- ARNt-Adaptadores moleculares 9.5.- Sitios de unión al ARN en el ribosoma 9.6.- Localización y tipos de ribosomas 9.7.- Función de los ribosomas 9.8.- Biogénes...

Tema 9. Ribosomas  Tema 9. Ribosomas 9.1.- Generalidades 9.2.- Estructura y función 9.3.- Composición y funciones del ARNr 9.4.- ARNt-Adaptadores moleculares 9.5.- Sitios de unión al ARN en el ribosoma 9.6.- Localización y tipos de ribosomas 9.7.- Función de los ribosomas 9.8.- Biogénesis de ribosomas  Tema 9. Ribosomas 1- Generalidades REPASO: DOGMA CENTRAL DE BIOLOGÍA CELULAR REPLICACIÓN TRANSCRIPCIÓN TRADUCIÓN Ribosomas con ayuda de los aminoacil ARNt  Tema 9. Ribosomas ↳ riboenzimas en procaristas o encariotas generan 1- Generalidades Son partículas ribonucleoproteínas con rRNA y proteínas (mayor cantidad de rRNA). Pueden estar libres o unidos a la membrana del retículo endoplásmico (RÉR) y a la membrana externa del núcleo. se encuentran en cal Re en eucandas ; en los procañolas están también los pocaritas => o en Se generan en el nucléolo. Las subunidades se juntan durante traducción R = solo cuando la subunidad pequeña recluta al ARNM Son el lugar de síntesis de proteínas. se de esta ! en el citoplasma encargan = Hay 2 tipos de ribosomas: => procariota (705) y encariota (805) ↑ milocondrias + doroplastos  Tema 9. Ribosomas 1- Generalidades ARNM ARN mensajero. Codificante de proteínas. información genética para la síntesis proteinas = contiene la de ARNO ARN ribosómico. Forma la estructura básica de los ribosomas y cataliza la síntesis de proteínas. une = aa y forma enlaces peptídicos maduración ARNt ARN transferente. Participa en la síntesis de proteínas como adaptador entre ARNm y Regulación expresión génica aminoácidos stiene un anticodón complementant al ArNm Table 6-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Solo son traducidos los ARNm pero ARNt y ARNr ayudan también a la traducción  Tema 9. Ribosomas 1- Generalidades Ribosomas Procariotas y Eucariotas => masa y tamaño ! Distinta velocidad de sedimentación ✓ Procariotas (70S), Eucariotas (80S) Dlos 2 tienes 2 subunidades ! ~ ~ unidad de medida Distinta composición química unidad de medida At ✓ Proteínas y ARNr en ambos casos (pero no los mismos ARNr y ~ proteínas) A son = en ambos casos Forma y función similar 7 ✓ Subunidad Grande y Subunidad Pequeña En base a su velocidad de sedimentación se separan en 70S (procariotas) y 80S (eucariotas). Depende de masa y forma. No todos los genes codifican proteínas. Es decir, no todos los ARN transcritos serán ARNm que se traduzcan a proteínas. Es decir, hay otros genes que codifican para otros tipos de ARN (ARNr, ARNt,…)  Procariotas subunidad Eucariotas 80) subunidad 605 : ARNu 283 + 5 05 + 55 Tema 9. Ribosomas LARN 55 349 proteinas > 50) 50S 235 = - =. + - = - > : - = -34 proteinas - subunidad 305 > - subunidad 40S -1ARN 18 2- Estructura y función : > -1ARN 16 = - : = -21 proteinas - 33 proteinas Avelocidad de sedimentación No es aditiva ! En procariotas, el ribosoma 70S tiene tres tipos de ARNr: 16S en la subunidad 30S, y 23S y 5S en la subunidad 50S. En eucariotas, el ribosoma 80S tiene cuatro tipos de ARNr: 18S en la subunidad 40S, y 28S, 5.8S y 5S en la subunidad 60S.  Tema 9. Ribosomas subunidades están separadas, ce unen solo para antetizar proteínas > las 2- Estructura y función Morfología (70S, 80S) = la misma ! Subunidad grande (50S, 60S) Protuberancia central Cresta Tallo Valle = depresión Subunidad pequeña (30S, 40S) protuberancia Cabeza => Hendidura = depresión Plataforma = protuberancia  Tema 9. Ribosomas ARNr: 3- Composición y funciones del ARNr Instituye ▪ > 80% del ARN celular de los ribosomas ▪ 70 % de doble hélice monocatenaria ensmana ! ▪ Bases metiladas (-CH3) & 2/3 ARN ribosomales (ARNr) y 1/3 Proteínas ribosomales impiden formación puentes H y entonces => la cadena cambia de dirección Estructura muy compacta e hidratada el a interiorapolar ARNr → core formando → estructura general (dentro del ribosoma) en Proteínas ribosomales → en la superficie= polar ARNr 16S El ARN ribosómico (ARNr) → síntesis proteica D ✓ Funciones estructurales y catalíticas (no codifica proteínas) 9 ✓ No CAP en 5’, No poli-A en 3’ los Con ARW B Actividad peptidil transferasa : La región catalítica de la ✓ ARNr en Subunidad grande: actúa como = subunidad grande del ribosoma (ARNr 23S en procariotas formación S = ! I ✓ Catálisis del enlace peptídico (ribozima) → actividad y 28S en eucariotas) es responsable de la actividad peptidil transferasa, que cataliza la formación de enlaces catalítica actividad pephdil= transferase peptídicos entre aminoácidos. Esta actividad catalítica ✓ ARNr Subunidad pequeña: del ARNr lo clasifica como una ribozima (ARN con ✓ Encajan ARNts con los codones del mensajero S función enzimática)  Tema 9. Ribosomas 3- Composición y funciones del ARNr Subunidades: Morfología ej Procancla. 30S 50S  Tema 9. Ribosomas Del Arnr se sintetiza en el nucledo 3- Composición y funciones del ARNr Subunidades: Ensamblaje Ensamblaje: durante la traducción sempieza por el core y termina por las ✓ Compactos las subunidades =, estructuras mas superficiales ✓ ✓ Muy hidratados (70% H2O) Autoensamblaje secuencial = acumnen ✓ Interacciones hidrofóbicas lo realizan ✓ Puentes de H (uniones débiles) unen las subunidades  Tema 9. Ribosomas 3- Composición y funciones del ARNr se L encuenta en Localización de las Proteínas en la subunidad Grande => DORADO GRIS Proteínas = ARNr 5S y 23S 180º eje vertical Rotación 90º eje horizontal Sitio de Salida del peplido que se esta traduciendo Figure 6-70 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas 4- ARNt-Adaptadores moleculares Adaptadores moleculares que unen los aa a los codones del RNAm. Hebra de ARN de estructura tridimensional 1 tipo de ARNt para cada aminoácido El ARNt y el ARNm se colocan antiparalelos Lazo o bucle T sirve: reconocer el ribosoma, Lazo D sirve para reconocer a la aminoacil- ARN-t transferasa correspondiente (la que une el aa correspondiente al extremo 3’ del ARNt( Figure 6-52 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) para banderio ad !:  Tema 9. Ribosomas 5- Sitios de unión al ribosoma Ribosoma bacteriano (sub pequeña:oscura) => grande subunidad ! 1 sitio de unión para ARNm (hendidura) 3 sitios de unión para ARNt Sitio A (aminoacilo) => A) Sitio P (peptidilo) Sitio E (exit) lido 6) Figure 6-64 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas  25 nucleótidos protegidos 5- Sitios de unión al ribosoma pequenaanidad Regiones Funcionales Subunidad Grande Lugar A (aminoacilo) Lugar P (peptidilo) M grandebunidad A Lugar E (Exit) Peptidil-transferasa Subunidad Pequeña: Unión al GTP-asa hidrolisis GTP = ARNm Salida del péptido Sitio Elexitt > - Subunidad Pequeña Unión ARNm (5’) Ensamblaje con > - ARNt subunidad + grande Figure 6-65 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas Ribosomas en el citoplasma de una célula eucariota: 6- Localización de los ribosomas y tipos & En todas las células No espermatozoides maduros Salvo &muy  eritrocitos pocos 7 Según destino de las proteínas: En el citoplasma: aislados o polirribosomas · Unidos a membranas (por la subunidad grande) Figure 6-62 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) tienen forma de hélice ! => No Membrana plasmática en procariotas Retículo Endoplasmático Rugoso (en eucariotas) En el interior de mitocondrias: Mitorribosomas En cloroplastos (células vegetales): Clororribosomas Ya sean libres o asociados a membrana. Los podemos encontrar: Aislados o en Polisomas (polirribosomas)  Tema 9. Ribosomas 6- Localización de los ribosomas y tipos D fama etephia más es rápida que la lineal Polisomas (=Polirribosomas) Conjunto de ribosomas: síntesis simultánea de varias copias de la misma proteína. => producen mucha proteina Traducen un mismo ARNm  Tema 9. Ribosomas 6- Localización de los ribosomas y tipos Polisomas (=Polirribosomas) Los extremos 5’ y 3’ interaccionan gracias a proteínas CAP 5’ Cola de poli-A 3’ r Proximidad para empezar de nuevo Mayor velocidad de síntesis Estabilidad y protección del ARNm Cada 9 – 4080 ribosomas nucleótidos, por colocados ARNm sintetizando en tándem a la vez Cada 80 nucleótidos, colocados en tándem => se sitúan a una distancia de 80 nucletidos 9 – 40 ribosomas por ARNm sintetizando a la vez Figure 6-76a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) el mismo  Tema 9. Ribosomas 6- Localización de los ribosomas y tipos Polisomas (=Polirribosomas)  Tema 9. Ribosomas 6- Localización de los ribosomas y tipos Localización de Ribosomas según Destino de las Proteínas E encariota y libres = en citosal => en mb endoplasmatiza = peroxisomas (monocapa externa) LPB  Tema 9. Ribosomas 6- Localización de los ribosomas y tipos Localización de Ribosomas según Destino de las Proteínas cuando proteina formada  Tema 9. Ribosomas 7- Función de los ribosomas - Función Catalítica => por la subunidad = ribosanas catalizan formación enlace gande que actúa omo peplidico para poder sintetizar proteínas Table 6-5 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Ribozimas en las Ribozimas 2 células actuales Menos versátiles que los enzimas 3 No tantos grupos funcionales diferentes y No posee iones metálicos en el (Empalmosomas) centro activo wo con facilmente ionizables + ARNr 23S en procariotas y ARNr 28S en eucariotas 7 parte de la subunidad grande = de cada uno es un ribozima centro activo que puede formar puentes de hidrógeno:para unirse un el > sustralo orientación de los 2 reactivos (la cadena polipeptídica, y el aminoacil-ARNt) aceleración de la unión covalente de los 2 aminoácidos 7  codón de iniciación AU Tema 9. Ribosomas = Síntesis de Proteínas: Fases 7- Función de los ribosomas 1.- Iniciación: El ribosoma se une al ARNm forma el = complejo de en el codón de iniciación (AUG ) iniciación Llega al Art unido covalmente AUG mediante a la Net /anticodón de iniciación) que se une a puentes de H 2.- Elongación: Se alarga la cadena polipeptídica por adición sucesiva de aas 3.- Terminación: El ribosoma llega a un los factores de finalización son unas poteinas que se codón de terminación (UAA, UAG encorgan de disgregar las subunidades y UGA), se libera el polipéptido, del ribosoma y el ARNE y se disocia el ribosoma.  Tema 9. Ribosomas Síntesis de Proteínas: Fases 7- Función de los ribosomas Ribooma es , ad aas = Ant on se parasiho  Tema 9. Ribosomas 7- Función de los ribosomas Traducción: Sentido de lectura ARNm  Tema 9. Ribosomas https://www.youtube.com/watch?v=TfYf_rPWUdY https://www.youtube.com/watch?v=TfYf_rPWUdY 7- Función de los ribosomas Traducción: ELONGACIÓN en el sino A entra un Art En un aminoácido correspondiente al siguiente anhiodón ; vibozima unlizando AP rompe el enlace covalente de la Met el ARNE lo y y. el une con siguiente na ; vibosoma realiza translocación l desplazamiento del ribotoma nacia 3) un gado de ATP ; se alarga la cadena polipeptidica por adición sucesiva de aa. Ribacanamaro https://www.youtube.com/watch?v=gd- IhC018uE&ab_channel=RominaKohan Figure 6-66 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas 7- Función de los ribosomas PLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS = plegamiento cotraduccional pq se realiza al mismo tiempo que la traducción Cuando una proteína se pliega en una estructura compacta, esconde la mayor parte de sus aas hidrofóbicos en una zona interior. I Justo cuando el polipéptido emerge del ribosoma en su N-terminal o cuando ha salido completamente del ribosoma. -Co-tad =. port-bad =, Dominio N terminal es el primero en plegarse cadena peplidica, a medida y se forma , se va plegando para evitar q se degraden o un plegamiento incorrecto; empieza cuando la proteina esta sobresaliendo ; es sensillo si la proteina está formada por solo una cadena polipeptidica, pero muy complejo ci está formada por varias cadenas polipeplidicas se necesitan chaperonas - Figure 6-84 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas 7- Función de los ribosomas PLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS: CHAPERONAS ayudanalplegamientodelas potenestas => a dinámica y flexible - Plegamiento espontáneo - Chaperonas guían plegamiento: corrigen errores 1 - Proteínas mal plegadas → marcadas → Van a por ubiquitina proteosoma las eliminan ser - Existen varias familias (Hsp60 y Hsp70) → diferentes orgánulos ↓ L V Proteínas de shock térmico Figure 6-85 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas Hsp70 actúan cuando la proteína todavía está siendo sintetizada en el ribosoma (plegamiento co-traduccional) 7- Función de los ribosomas Hsp60 actúan más tarde, ayudando al plegamiento de la CONTROL DE LA CALIDAD DE LA proteína completa (plegamiento post-traduccional) => 1 se comprueba ARN que el es el adecuado SÍNTESIS DE PROTEÍNAS y lleva el aminoácido camedo y después , : = agregadossecos la s = peligrososen acumulan ⑭ ya q se y pueden destruir *formamando se un ce no se a prot ③ ⑨ ⑧ Figure 6-88 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) ¿Cómo saben las chaperonas si una proteína está mal plegada?, porque van a exponer en su superficie grupos de aas hidrofóbicos en la superficie  Tema 9. Ribosomas 7- Función de los ribosomas INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS = Ase inhibe los rbosomas ! INTBIDORES Diferencias estructurales y funcionales: & Sólo en Procariotas (potencial antibiótico) encoyean ( Sólo en Eucariotas En Procariotas y Eucariotas ambas= No hay V Se unen en distintos sitios de los ribosomas: – Sitio A (30S, 40S) impidiendo el reconocimiento del codón o la translocación ~ cadena No se alarga y entonces – Subunidad grande (50S, 60S): Evitando Formación del enlace peptídico por la Peptidil-transferasa o la entrada del ARNt pot no adquiere new oa !! = , – Sitio E: Bloquean el crecimiento. Se liberan péptidos más cortos de lo normal Antibióticos eji bactericidas ( $ ) bacteriostáticos ( impiden xo Sin + llegar destruirlas = o a producidos por hongos u otras bacterias. 7 inhiben síntesis en bacterias - toxicidad D  Tema 9. Ribosomas 8- Biogénesis de los ribosomas & Células Eucariotas Nucleolo tienen ahé se encuentran Genes del Organizador Nucleolar V 200 genes ARNr/genoma haploide por aganizados En grupos pequeños & Marisano 10 clusters , En 5 cromosomas diferentes J ARN-polimerasa I = está en el núcleo + sintetiza estos genes Pre-ensamblaje en el nucleolo para dar lugar a las subunidades y luego ensamblaje del ribosoma en el citosol Biogénesis de los ribosomas Darío Palmieri https://www.biorender.com/template/ribosome-biogenesis  Tema 9. Ribosomas 8- Biogénesis de los ribosomas Genes del Organizador Nucleolar Clusters de genes Cerca de telómeros Colocados en tándem donde están cromosomas 13, 14, 15, 21, 22 e este = genes que Cintetizan pre ARN l5S Pre-ARNr 45S (ARN-pol I) ↑ conjunto de 18S, 28S, 5,8S Gen para 5S en el mideo pero fura del nuclédo => 1 cluster en el cromosoma 1 Entrado ARN-pol III 2 Figure 4-11 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas 8- Biogénesis de los ribosomas Organizador Nucleolar: Repeticiones en Tándem Cada gen de ARNr es una unidad transcripcional que contiene información para la síntesis de ARN 18S, 5.8S y 28S. Los genes de ARNr se repiten en tándem formando repeticiones en tándem (clústers). Se separan unos de otros por una región espaciadora no transcrita.  Tema 9. Ribosomas 8- Biogénesis de los ribosomas Ensamblaje de ARNr y proteínas Coordinación citoplasma núcleo – Núcleo: ARNr 5S (RNA Pol III); Pre-ARNr 45S (RNA Pol I); ARNm para proteínas 2 L ribosomales (RNA Pol II) ↑ – Citoplasma: Síntesis de proteínas ribosomales nuclear poro L 45S 20S 32S Entrada de proteínas ribosomales desde el citosol al núcleo Figure 6-47 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Ensamblaje en el núcleo: partículas prerribosomales  Tema 9. Ribosomas 8- Biogénesis de los ribosomas Nucleolo D Sin membrana Procesamiento de ARNr = s en núcleo Ensamblaje => en micleo Agregado de macro-moléculas = en núcleo genes ARNr E = Visión in interface Agregado pre-ARNr (ARNr 45S) ARNr maduros Enzimas relacionadas macr a SnoRNPs citas Ribosomas parcialmente Figure 6-44a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) ensamblados  Tema 9. Ribosomas 8- Biogénesis de los ribosomas Nucleolo durante el Ciclo Celular Interfase: Clusters en nucleolo División: Nucleolo desaparece Telofase: Empieza a formarse de nuevo Los clusters comienzan a formar “pequeños 7 nucleolos” que coalescen rápidamente Formación del Nucleolo tras la División Figure 6-45 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 6-46 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas A lo que se vee al 8- Biogénesis de los ribosomas Transcripción y Ensamblaje electrónico ! microscopio Nucleolo visto en el mic. electrónico Transcripción centro fibrilar (genes) componente denso fibrilar (rRNA) Ensamblaje 2 Componente granular (subunidades formándose) Figure 6-44b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 9. Ribosomas Organizador Nucleolar 8- Biogénesis de los ribosomas Transcripción de genes en Tándem ADN espaciador Espaciador no transcrito Ribosomas ensamblándose ARN-pol RNA Pol I transcribiendo secuencialmente genes de rRNA Genes transcribiéndose (disposición en tándem) ARNr 45S LPB Figure 6-9 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)