Tema 6. Traducción PDF

Tema 6. Traducción ¿Qué vamos a ver? - Características generales del código genético - Componentes de la traducción - Proceso general de traducción. Etapas - Diferencias entre la traducción en procariotas y eucariotas Visión general de la traducción ribosoma Mediante la traducción se usan...

Tema 6. Traducción ¿Qué vamos a ver? - Características generales del código genético - Componentes de la traducción - Proceso general de traducción. Etapas - Diferencias entre la traducción en procariotas y eucariotas Visión general de la traducción ribosoma Mediante la traducción se usan los mRNA para la síntesis de polipéptidos, que son las bases de todas las proteínas Las proteínas son unidades funcionales de toda célula: se encargan de todas las actividades metabólicas y regulan los procesos celulares En ultima instancia las proteínas son las responsables de las diferentes características fenotípicas de un individuo En la traducción intervienen mRNA, tRNA y rRNA y es llevada a cabo por los ribosomas en en citosol El código genético Se pasa de un código de 4 variables a uno de 20 variables 1 ribonucleótido ≠ 1 aminoácido Maduración proteica! Proteína Se necesita un código genético El código genético. Características - Está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido ATGAGCTGC Codón 1 Codón 2 Codón 3 - El código genético es degenerado: existen más tripletes o codones que aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete. 3 ribonucleótidos = 1 aminoácido Codón o triplete Habría 43 = 64 posibilidades > 20 aa El código genético. Características Las degeneraciones no son uniformes Met à 1 triplete Cys à 2 tripletes Ile à 3 tripletes STOPà 3 tripletes Pro à 4 tripletes Arg à 6 tripletes Las degeneraciones suelen ocurrir en la tercera posición de triplete El código genético. Características - No hay solapamiento ni superposiciones en los tripletes ATGAGCTGC ATGAGCTGC Codón 1 Codón 2 Codón 1 Codón 3 Codón 2 Codón 3 - La lectura se realiza de manera continua, no hay “comas” ni espacios - El código genético nuclear es universal. Un mismo triplete codifica el mismo aminoácido en diferentes especies. La principal excepción es el código genético mitocondrial Ejemplos: Triplete UGA DNA nuclear DNA mitocondrial STOP Trp AGA, AGC Arg STOP AUU, AUC, AUA Ile Met ¿Quién participa en la traducción? ribosoma - RNA transferente Ribosomas Aminoacil t-RNA sintetasas RNA transferente. Estructura y función El RNA transferente (tRNA), juega un papel clave en la traducción (15-20 % del RNA de la célula). Realiza dos funciones: 1. Reconoce los codones en el mARN 2. Porta el amino acido correspondiente - Un tRNA tienen una longitud de entre 65 y 110 n - El tRNA presenta zonas de complementariedad intracatenaria: estructura secundaria en forma de trébol de tres hojas - En la estructura secundaria de los tRNA se distinguen las siguientes características: Brazo aceptor Brazo T (unión a ribosoma) Brazo D (unión a tRNA aminoacil sintetasas) Variable Brazo largo (Contiene el anticodón: triplete complementario al codón del mRNA. Reconocimiento de codones el en mRNA) • Brazo aceptor formado por los extremo 5’ y 3´. Posee la secuencia CCA, cuyo grupo OH terminal sirve de lugar de unión con el aminoácido. • El brazo T, que actúa como lugar de reconocimiento del ribosoma. • El brazo D, reconocido de manera específica por las aminoacil-tRNA sintetasas • El brazo largo que contiene una secuencia de tres bases llamada anticodón, la cual reconoce los codones del mRNA. RNA transferente. Estructura y función La unión entre codón y anticodón es antiparalela 3´ 5´ tRNA Tercera base del aticodón 3´ Primera base del codón 5´ AAG UUC mRNA Primera base del aticodón 5´ Tercera base del codón 3´ Existen diferentes tRNA que pueden unirse a los 64 posibles codones del mRNA. Cada uno de ellos portaría un aminoácido diferente en su extremo 3´. Sin embargo no existen 64 tRNA diferentes En realidad no hay tRNA para los codones stop (64 codones posibles – 3 codones de stop= 61codones para aminoácidos). Pero aún así no existen 61 tRNA diferentes!! Hipótesis del balanceo: un mismo tRNA puede reconocer varios codones RNA transferente. Estructura y función Balanceo RNA transferente. Estructura y función Estructura tridimensional del tRNA es importante para poder realizar su función (en forma de L invertida) Anticodón y extremo 3´ muy expuestos Ribosomas. Estructura y función Los ribosomas son complejos macromoleculares de proteínas y un tipo de RNA especial: RNA ribosómico (rRNA) Proteínas: 52 proteínas diferentes en procariotas 83 en eucariotas rRNA: 3 tipos de rRNA en procariotas 4 en eucariotas Dos subunidades: mayor (50S procariotas; 60S eucariotas) menor (30S procariotas; 40S eucariotas) En eucariotas, ambas subunidades son ensambladas en el núcleo. Ambas subunidades deben ser exportadas por separado al citoplasma Ribosomas. Estructura y función En los ribosomas se distinguen 3 sitios o cavidades que reciben el nombre de sitio E (de exit), sitio P (peptidilo) y sitio A (aminoacilo) Las proteínas se sitúan principalmente en el exterior mientras que la mayor parte del ARNr se sitúa entre el espacio definido entre ambas subunidades Los sitios P y A están formados entre las dos subunidades, el sitio E está íntegramente en la subunidad mayor Además en la subunidad menor se localiza el sitio de unión al mRNA Estos sitios juegan papeles clave durante la traducción Aminoacil tRNA sintetasas La enzima encargada de unir los aminoácidos a los tRNA es la aminoacil ARNt sintetasa Siempre en el extremo 3´ Existen 20 tipos diferentes de aminoacil-tRNA sintetasas: una para cada aminoácido Clase I Clase II Etapas de la traducción - Iniciación - Elongación - Terminación La traducción. Iniciación Met-tARNfMet 5´UTR 5´ GTP IF3 P IF2 IF1 IF3 IF1 P A Subunidad pequeña A IF1 Sitio P IF2 GDP IF3 (9 n) Reconocimiento secuencia Shine-Dalgarno (situada pocos nucleótidos corriente arriba del AUG de inicio) por parte del rRNA 16S La traducción. Iniciación • IF1 y IF3 se unen a la subunidad menor del ribosoma (previenen el ensamblaje con la subunidad mayor) • La subunidad menor reconoce una secuencia presente en el 5´UTR de los mRNA procariotas: las secuencia Shine-Dalgarno (9 n) • El rRNA 16S de la subunidad 30S es complementario con la secuencia Shine-Dalgarno. El codón AUG queda emplazado en el sitio P. • IF2 porta un tRNAmet especial (tRNA iniciador) que se coloca en el primer AUG tras la secuencia Shine-Dalgamo. El anticodón del tRNAmet hibrida con el codón AUG. IF1 evita que se una ningún tRNA al sitio A • La metionina de este tRNAmet iniciador está modificada con un grupo formilo. Solo este ARNt puede iniciar el proceso. Todas las proteínas procariotas empiezan con formilmetionina. Mas tarde el grupo formilo puede ser eliminado • La unión del tRNAmet al codón promueve la hidrólisis del GTP unido a IF2, y esto promueve a su vez la liberación de todos los IFs • La subunidad mayor se acopla con la menor, y el mRNA queda entre ambos La traducción. Elongación Unión del tRNA al sitio A. Asistido por el factor Tu Se une un tRNA complementario con el triplete contiguo al AUG Se requiere hidrólisis de GTP Transpeptidación. Formación de enlace peptídico entre el grupo amino del aminoácido entrante (sitio A) y el grupo carboxilo del aminoácido/péptido previo (Sitio P) Con rotura del enlace que une al aminoácido previo con el ARNt del sitio P La actividad peptidil transferasa la confiere el propio rRNA de la subunidad mayor Translocación. Asistido por el factor EFG o translocasa. El ribosoma avanza un codón (triplete) El tRNA sin aminoacido ocupa el sitio E (exit) y se separa El tRNA que tiene el péptido en crecimiento ocupa el sitio P El sitio A queda libre para aceptar un nuevo tRNA La traducción. Terminación GTP GDP RF RF RF3 RF3 Se desencadena cuando alguno de los codones de parada (o STOP) ocupa el sitio A Codones stop (UAA, UAG, y UGA) no son reconocidos por ningún tRNA, sino por los factores de terminación o factores de liberación (RF, de release factor) que son proteínas En eucariotas interviene un único RF (RF1), en contraste con procariotas donde existen dos (RF1 y RF2) Se rompe el enlace entre el tRNA y el polipéptido alojados en el sitio P (se requiere energía en forma de GTP) Un tercer RF (RF3) participa en la disociación de los ribosomas El polipéptido (y el tRNA) se liberan del ribosoma, y finalmente ambas subunidades del ribosoma se separan La traducción Poliribosomas (o polisomas): conjunto de ribosomas asociados a una misma molécula de mRNA Puede haber de entre 10 a >100 ribosomas por molécula de mRNA Diferencias entre la traducción en procariotas y eucariotas 1. Composición de los ribosomas ligeramente diferentes (mayor número de proteínas y de tipos de rRNA en eucariotas) 2. mRNA policistrónicos (procariotas) vs monocistrónicos (eucariotas) 3. mRNA son reconocidos en eucariotas por CAP y secuencias Kozak. En procariotas secuencias Shine-Dalgarmo 4. Mayor número de factores de iniciación (IF) en eucariotas 5. Metionina inicial modificada con un grupo formilo en procariotas 6. Dos tipos de RF en procariotas, uno solo en eucariotas 7. Transcripción y traducción están acopladas en procariotas Ocurren a la vez Maduración proteica. Modificaciones postraduccionales Maduración proteica! Proteína Modificaciones postraduccionales Los principales mecanismos consisten en: 1. Plegamiento correcto del polipéptido hasta alcanzar su conformación biológica activa 2. Procesamiento o maduración del polipéptido. • Modificaciones químicas de los aminoácidos • Eliminación proteolítica de fragmentos del polipéptido 3. Tráfico de proteínas entre el citosol y los orgánulos (Translocación). Tráfico de las proteínas hacia diferentes localizaciones, subcelulares o extracelulares, para el ejercicio de su función. Péptidos señal Plegamiento de proteínas Las proteínas tienen que plegarse hasta alcanzar la estructura tridimensional que les permita llevar a cabo su función Várias protonces de estructura terciaria unidos Hom ofamero Todas las protein ignales se : Ide est Tericiaria . Hetero/ ...: Protanas distintas Diabetes-tipo-II o el Alzheimer están relacionados con mal plegamiento de proteínas Plegamiento de proteínas Algunas proteínas se pliegan de forma espontánea y otras necesitan ser asistidas por otras proteínas (chaperonas, chaperoninas o carabinas) Modificaciones químicas Estas modificaciones son importantes para llevar a cabo su función o bien puede tener una función reguladora Ejemplos: Glicosilación: adición de azúcares Fosforilación: adición de un grupo fosfato Acetilación: adición de un grupo acetilo Carboxilación: adición de un grupo carboxilo Ubiquitinación: unión de ubiquitina Translocación. Péptidos señal Todas las proteínas comienzan su síntesis en el citosol (excepto las codificadas en los genomas mitocondrial y cloroplástico). Pero pueden realizar su función en diferentes orgánulos Es necesario un sistema de señalización y transporte de las proteínas a los diferente orgánulos Bibliografía