Proceso de Traducción PDF

Proceso de traducción Etapas: Lo primero se activan los aa por la unión a su tRNA específico (aminoacil-tRNA-sintetasas). Iniciación, unión del mRNA y del tRNA a la subunidad pequeña del ribosoma seguido por la unión de la subunidad grande de este. Elongación es el crecimiento de la cadena polipep...

Proceso de traducción Etapas: Lo primero se activan los aa por la unión a su tRNA específico (aminoacil-tRNA-sintetasas). Iniciación, unión del mRNA y del tRNA a la subunidad pequeña del ribosoma seguido por la unión de la subunidad grande de este. Elongación es el crecimiento de la cadena polipeptídica por la formación de enlaces peptídicos entre los aa unidos a los sucesivos tRNA, el mRNA se lee dirección 5’-3’. La proteína crece en dirección amino carboxilo, el primer aminoácido introducido es el terminal y la terminación es la lectura del codón STOP y la separación de la cadena polipeptídica por factores de liberación. La tasa de error es de 1 por cada 104 aa/ sería más baja si fuera más lenta. Síntesis de proteínas: Activación de los aa, el grupo de OH libre de la adenina del extremo 3’ se une con el grupo carboxilo del aa correspondiente por un enlace éster. 2 etapas catalizadas por la aminoacil-tRNA-sintetasa, que es la traductora porque asigna el aa correcto, el tRNA solo lleva la información y el ribosoma en donde se sintetiza la proteína. Sintetasa porque tiene gasto de energía (ATP). Primera etapa aa se une con gasto de ATP dando PPi, (gasto de 2 enlaces) y se forma aminoacil adenilato (aa+AMP). Ahora el enzima reconoce el tRNA específico y libera el AMP dejando el grupo OH libre del tRNA que se une al COOH del aa. tRNA cargado y es la aminoacil tRNA. Características: hay una por cada aa y todos sus tRNA son isoaceptores, 20 aa-tRNA sintetasas. Hay 2 clases la 1 y la 2, las de clase I unen el aa al grupo 2 OH de la ribosa desde donde luego va al 3’ y las de clase II se unen directamente al OH 3’ de la rubosa. Ambas clases se unen de manera diferente al tRNA y al ATP. Tienen que reconocer de forma específica tanto el aa como el tRNA que le corresponde, ( el tRNA no se reconoce solo por el anticodón), función correctora de sus propios errores si incorporan un aa erróneo. Iniciación: síntesis de proteínas empieza en el extremo amino-terminal y va dirección carboxilo terminal, por lo tanto el AUG determina una metionina amino-terminal. Solo hay un codón que de AUG 5’, todos los organismo tienen dos tRNA para metionina, que son metioninas internas de la cadena. Distinción entre un 5’ AUG de inicio y uno interno. En procariotas hay tRNAmet y tRNAfmet, el residuo incorporado de acuerdo con el codón de inicio es N-formilmetionina (metionina con formilo). La metionina se une al tRNAmet por la Met-tRNA-sintetasa y una transformilasa transfiere un grupo formilo de N-10-formiltetrahidrofolato (derivado del folato) al grupo amino de la metionina dando fMET-tRNAmet. La adición de formilo impide que la metionina ocupe lugares internos de los polipéptidos y permite que fMet-tRNAfmet se una al sitio de unión específico del ribosoma que no acepta ningún otro aminoacil-tRNA. En eucariotas, todos los residuos empiezan con una Met no fMet pero la célula usa un tRNA iniciador distinto del tRNAmet utilizado en AUG de posiciones interiores del mRNA. Inicio de la síntesis de proteínas en procariotas necesita la subunidad ribosómica 30 S, el mRNA que va a codificar el polipéptido que se va a sintetizar, el fMet-tRNAfmet iniciador, un conjunto de tres factores de iniciación (IF-1, IF-2 e IF-3), Mg+, GTP y la subunidad mayor de 50 S. En la primera etapa la subunidad 30S se une a los factores de iniciación IF-1 e IF-3, (el IF-3 evita que las subunidades se unan abruptamente), luego se une el mRNA a 30 S. El iniciador AUG es guiado hasta su posición correcta por la secuencia de Shine Dalgarno, consenso señal de inicio, de 4-9 residuos purínicos entre 8-13 pb en el lado 5’ del codón de inicio. Esta secuencia se aparea con una secuencia complementaria rica en pirimidinas en el extremo 3’ del rRNA 16S de la subunidad 30S. AUG específico debe unirse el fmet-tRNAfmet se distingue por su proximidad a la secuencia de Shine Dalgarno. AUG iniciador se une al sitio P siendo el único capaz de fijar fMet-tRNAfmet, y es el único aminoacil capaz de unirse a P debido a que el resto de aminoaciles se unen primero a A, el IF-1 se une a A impidiendo la unión del tRNA. 2º paso del proceso es el IF-2 unido a GTP y el fMet-tRNAfmet se unen al complejo formado por una subunidad 30 S, el IF-3 y el mRNA, el anticodón del tRNA se aparea con el codón del mRNA. Paso 3º el complejo se une a la subunidad 50S, el GTP unido a IF-2 se hidroliza a GDP y Pi desprendiendose del complejo, los 3 factores de iniciación abandonan el ribosoma. Ribosoma de 70S funcional que es el complejo de inicio, contiene mRNA y el fMet-tRNAfmet iniciador. La unión correcta de fMet-tRNAfmet al sitio P asegurada por 3 puntos de reconocimiento que son la interacción del AUG, la secuencia de Shine Dalgarno y las interacciones entre el sitio P y el fMet-tRNAfmet. Complejo preparado para elongación. En eucariotas proceso similar, aunque con diferencias significativas en el proceso de inicio. El mRNA mensajero se une al ribosoma dando el complejo con proteínas de unión que se unen a los extremos 5’-3’ del mensaje. En el 3’ la proteína de unión a la cola poli A (PAB) se une a mRNA. Células eucariotas con al menos 9 factores de inicio. Complejo elF4F (proteínas elF4EM elF4G y elF4F) que se une al casquete 5’ se asocia con elF3 y con la subunidad 40S. Eficiencia de la traducción depende de diversas propiedades del mRNA como de las proteínas del complejo y la longitud de poliA. AUG de inicio es encontrado por el barrido del mRNA desde 5’ hasta encontrar el primer AUG que marca el incio del marco de lectura y no por una secuencia de Shine Dalgarno, complejo elF4F implicado en el barrido. Enlongación: requiere el complejo anterior y los aminacil.tRNA, tres proteínas citosçolicas solubles que son los factores de elongación (EF-TU, EF-TS y EF-G en bacterias) y GTP. Los genes que codifican para factores de elongación se expresan en gran medida. 1º Paso el aminoacil-tRNA adecuado entra se fija al complejo EF-Tu que tiene GTP, y el resultado es el complejo animoacil-tRNA-EF-Tu-GTP que se une al sitio A de la subunidad 70S. GTP se hidroliza y libera el complejo EF-Tu-GDP del ribosoma 70S que luego se regenera. Enlace peptídico entre los dos aa, unidos mediante tRNA a los sitios A y P del ribosoma por transferencia del grupo N-formilmetionil desde un tRNA al grupo amino del 2º aa que está en A. Grupo alfa-amino del aa del sitio A actúa de nucleófilo desplazando el tRNA en el sitio P para dar el enlace peptídico dando dipeptidil-tRNA en A mientras que el tRNAfmet descargado unido a P. Los tRNA adoptan un modo de unión híbrido con elementos de cada uno abarcando los sitios de unión. La rRNA 23S se encarga de dar los enlcaes peptídicos (repertorio catalítico de las ribozimas). En el último paso la translocación el ribosoma se desplaza un codón hacia el extremo 3’ del mRNA desplazando en anticodón del dipeptidil-tRNA que está unido al 2º codón del mRNA desde el sitio A al P, y el tRNA descargado del sitio P al sitio E que se libera al citosol. El 3º codón del mRNA está ahora en el sitio A y el 2º en el sitio P. Movimiento del ribosoma a lo largo de la mRNA requiere EF-G (translocasa) y la energía vienen de la hidrólisis de otro GTP. Un cambio en la conformación tridimensional del ribosoma hace posible su movimiento. La estructura del EF-G es semejante al EF-Tu-tRNA, EF-G puede unirse al sitio A después de desplazar al peptidil-tRNA. Trás la translocación, el ribosoma con su dipeptidil-tRNA y mRNA unidos están disponibles para otro ciclo de elongación y para la unión del 3º residuo aminoacídico. Por cada residuo aminoacídico correctamente unido se gastan 2 GTP a medida que el ribosoma avanza a lo largo del mRNA al extremo 3’. El polipéptido unido al tRNA del último aa incorporado mantiene la conexión funcional entre la información en el mRNA y su producto polipéptido. Mismo tiempo, el enlace éster entre este tRNA del último aa incorporado mantiene la conexión funcional entre la información en el mRNA y su producto polipeptídico. Mismo tiempo, el enlace éster entre este tRNA y el extremo carboxilo del polipéptido en crecimiento activa el grupo carboxilo-terminal para el ataque nucleofílico por en aa entrante para dar un nuevo enlace peptídico, aunque se rompe en enlace éster entre el polipéptido y el tRNA cuando se forma el enlace peptídico, el polipéptido sigue unido a el RNAm debido a que el nuevo aa incorporado sigue unido a su tRNA. El ciclo de elongación en eucariotas es similar al de las bacterias, tiene 3 factores de enlangacio (eEF1alfa, eEF1betagamma y eEF2) y tienen funciones análogas a los factores de elongación bacterianos. (EF-Tu, EF-TS y EF-G). Los ribosomas eucatioticos no tienen sitio E, lo aa se liberan directamente por P. La actividad GTPasa del EF-Tu durante el primer paso de elongación en células bacterianas contribuye a la velocidad y a la fidelidad del proceso biosintético en su conjunto. EF-Tu-GTP y EF-Tu-GDP tienen tiempos de vida de pocos milisegundos antes de disociarse. Estos dos intervalos dan tiempo para la correción de interacciones codón-anticodón. Los aminoacil-tRNA incorrectos normalmente se disocian en el sitio A durante uno de estos periodos. Si en vez de GTP se usa 5’-0-(3’-tiotrifosfato), (GTPgammaS) la hidrólisis se hace más lenta, reduce la velocidad por lo que mejora la fidelidad, (porque aumenta los periodos de corrección). Mechanism solo revisa que se hayan apareado correctamente codón con su anticodón, no la identidad de los aa. Terminación: la elongación es hasta que el ribosoma añada el último aa, la terminación esta señalada por un codón de terminación o STOP (UAG,UGA o UAA) después del último aa codificado. En procariotas el codón STOP entra en el sitio A, 3 factores de liberación, las proteínas RF-1, RF-2 y RF3- que contribuyen a la hidrólisis del enlace peptidil-transferasa terminal, liberación del polipéptido y del último tRNA y la disociación del ribosoma 70S. RF1 renococe los codones de terminación UAG y UAA, y el RF-2 el UGA, ambos se unen al codón y acne que la peptidil-transferasa transfiera la cadena polipeptídica en crecimiento a una molécula de agua en lugar de a otro aa. Poseen dominios que mimetizan la estructura del tRNA, no se ha establecido función del RF-3, pero se supone que libera la subunidad ribosómica. La selenocisteina es una excepción en codones UGA, que normalmente codifican STOP. Selenocisteína aa 21. Se introduce en el propio proceso de síntesis de proteínas, a veces se introduce con el codón UGA, que no tiene tRNA específico por ser STOP. El anticodón de ACU se carga con Serina y luego se le añade selenio por la selenofosfatasa dando selenocisteína. Hay secuencias de inserción de esta molécula y 50 proteínas. En eucariotas solo el factor de liberación eRF reconoce los 3 codones de terminación. Reciclaje de los ribosomas asociado a la disociación de los componentes de traducción, los factores de liberación se disocian del complejo posterminación (con un tRNA no cargado en P), y son reemplazados por EF-G y una proteína que es el factor de reciclaje de los ribosomas ( RRF; M 20.300) Hidrólisis de GTP por EF-G da la disociación de las subunidad 50S del complejo 30S-tRNA-mRNA, EFG y RRF son reemplazados por IF-3, que promueve la disociación del tRNA. mRNA se disocia a continuación. Y el complejo IF-3 con las subunidad 30S están en preparados para inciar otra ronda de síntesis proteíca. Coste energético total: El gasto de la síntesis de ribosomas, enzimas.. 1ATP en la activación, dos enlaces de alta energía, 1GTP en la iniciación, 2 GTP en la elongación, 1 GTP en la terminación (discutible) y el gasto necesario para la reparación de errores. Inhibidores de la síntesis de proteínas Tetraciclina: bloquea la unión del tRNA al sitio A Cloranfenicol: se une a la subunidad 50S inhibiendo a la peptidil-transferasa Estreptomicina: altera la lectura del código a bajas dosis y lo inhibe a altas Eritromicina: se une a la subunidad 50S e inhibe a la peptidil transferasa Puromicina: inhibe la síntesis porque se asemeja al extremo 3’ de un aminoacil-tRNA, se fija al sitio A y el ribosoma lo transfiere dando un peptidil puromicina que se desprende. Pero no se usa como antibiótico porque afecta a los eucariotas.