Biosíntesis de Proteínas

Tema 19, Biosíntesis de Proteínas
Traducción:
Están implicadas muchas macromoléculas, requiere GTP. Los ribosomas tienen 2 funciones, coordinan las interacciones de los RNA y proteínas, catalizan la formación de enlaces peptídicos. El de E coli está formado por proteínas y rRNA; en procariotas el coeficiente de sed es 70s, tiene 2 subunidades y tiene 50s y 30s, en eucariotas 80s, 60s y 40s. Las dos subunidades interaccionan entre ellas dejando un poro por el que entra el mRNA.
La subunidad grande de procariotas 50s está constituida por RNA 5s 23 y proteínas desde la L1 a L36, la pequeña está constituida por RNA 16s y proteínas desde s1 a s21.
En eucariotas, la grande tenemos los rRNA 5s, 28s, 5.8s y 49 proteínas y la menor 18s y 33 proteínas.
Los rRNA tienen estructura secundaria compleja con interacciones con ap intracatenarios, zonas dúplex. Pueden estar asociados a la transcripción.
El proceso tiene 3 etapas.
La primera fase se lleva a cabo en el citoplasma, anterior al inicio y se une el tRNA al aa mediante la aminoacil tRNA sintetasa. EL codón de inicio es el AUG (met). En todas las células hay 2tRNA de met uno para el codón de inicio y otro para las met que se encuentran en el interior de la secuencia.
En procariotas el primer aa es formil-metionina por lo que tenemos un tRNA f-met y un tRNA met. Todas las proteínas van a comenzar por N-formilmetionina porque ese grupo formilo se acopla a un lugar específico que tiene el ribosoma y no se puede acoplar a otro lugar.
En eucariotas hay dos tRNA para metionina. Uno es el tRNAiniciador y otro para la met en la cadena. La diferencia está relacionada con el CAP5. Las mitocondrias y cloroplastos utilizan N-formilmetionina.
Un mismo mRNA puede estar leído por varios cromosomas a la vez y puede sintetizar varias prot a la vez. Las que están más cerca del extremo 5’ tendrán la síntesis más avanzada.
Al conjunto de ribosomas traduciendo un mismo mRNA se denomina polirribosomas, aumentan la eficacia de utilización del mRNA.
Etapas
Inicio

Necesitamos la subunidad ribosómica 30s, el mRNA, el primer tRNA con la formilmetionina, GTP, Mg2+, la subunidad 50s y 3 factores de inicio el I, II y III.
1er paso: La subunidad 30s forma interacción con el IF1 y el IF-3; este último impide que se una la subunidad 50s antes de tiempo. A continuación se une el mRNA específicamente de modo que el codón AUG se une al sitio p.
La diferencia del primer codón AUG se lleva a cabo por la secuencia Shine. Dalgarno que se encuentra delante de ese codón hacía 5’ a unas 10pb. Esta secuencia rica en bases púricas hace que el ribosoma sepa que el siguiente AUG es el codón de inicio. La secuencia Shine Dalgarno actúa como activador y es complementaria a una secuencia del rRNA 16s.
En los ribosomas existen tres sitios A P y E. El sitio A y P están constituidos por la 30s y la 50s pero el E solo por la 50s.
 2º Paso, tenemos un complejo formado por GTP, Mg, el tRNA de la met y IF2 y se une al complejo de la subunidad 30s que se ha conformado en el primer paso.
3er Paso, Mediante una hidrólisis del GTP se favorece la liberación de los tres IF y se permite la unión de la 2ª subunidad, la 50s.
Una vez conseguido todo esto tenemos el complejo de inicio con el sitio A y el E libres y el sitio P ocupado por el tRNA de la f-met.
En eucariotas existen muchísimos más factores de inicio. Uno de ellos, la eIF4B es la fijadora del casquete 5’ del mRNA formando un complejo entre la subunidad 40s y el mRNA. Después se hace un barrido del RNA para encontrar el 1er AUG.
Elongación
Adición de los aa. Necesitamos el complejo de inicis, los aminoacil tRNA y otros factores, EF-TU, EF-FS y EF-G.
1er paso, el tRNA siguiente de la cadena se tiene que colocar al sitio A. Antes se ha unido el EF-TU y un GTP que se untirá al sitio A para liberarse el EF- TU y GDP. Mediante la hidrólisis del GTP se une el aminoacil tRNA al sitio a mediante un proceso cíclico con la ayuda del EF-TS se regenera el GTP para que el EF-TU pueda volver a funcionar. Se une el 2º Aminoacil. tRNA.
2º Paso, formación de E. P, se forma el enlace peptídico entre los aa. El residuo de N-formilmetionina se desplaza para formar el enlace. En el sitio P tendremos el tRNA desacilado y en el sitio A el tRNA tiene 2aa. Proceso catalizado por el rRNA 23s que actúa de ribozima.
3er Paso, la translocación, tras la formación del peptídico, el ribosoma se mueve de forma que el dipeptidil tRNA pasa del sitio A al sitio P. EL tRNA desacilado
Pasa del sitio P al E y pasa al citosol, queda libre. En el sitio A se incorpora el 3º tRNA. Este proceso es la translocación y necesita el 3º factor EF-G que necesita GTP como fuente de Eª. Para que se incorpore un nuevo aa, se repiten los 3 pasos.
La elongación es un proceso costoso energéticamente ya que se gastan 2 moléculas de GTP. Siempre en la cadena naciente el polipéptido queda unido al tRNA que lleva cargado el último aa que se ha incorporado. Existen otros métodos para corregir errores, porque hay dos lugares donde se pueden producir errores, en el que actúan las +-RNA sintetasas cuando un aa está mal unido al tRNA y cuando codón y anticodón no están bien apareados. En el tiempo que tarda en unirse el codón y el anticodón se comprueba si los apareamientos son correctos. Proceso de corrección de pruebas.
En total, para formar un enlace peptídico gastamos 4 enlaces de alta energía, más 1 del inicio.
Terminación
En procariotas son 3 factores de terminación para adjuntar el codón de terminación correspondiente. Son 3 codones de terminación UAA, UAG, UGA que aparecen después del último aa.
Además de 3 factores RF1, RF2 y RF3
En primer lugar se requiere de la hidrólisis del enlace peptidil tRNA terminal y la liberación del polipéptido libre, luego se disocia el ribosoma en sus unidades.
Una vez en el codón se une actúa uno de los factores RF1 actúa con UAG y UAA, RF2 con UGA y UAA y el RF3 no se sabe. Los RF1, RF2 transfieren el polipéptido naciente a una molécula de agua de modo que la molécula queda libre en el citosol.
El último paso es la disociación de las 2 subunidades de los ribosomas.
En eucariotas solo se ha encontrado un factor de liberación, el ρ RF1, que reconoce los codones de terminación. No hay secuencias shine dalgarno, por ello se reconoce la primera tRNA interaccionando con el CAP 5’ con el primer codón AUG. Se lleva o por las heliclasas que necesitan ATP y ayudan al ribosoma a encontrar el primer AUG.
Plegamiento Y Modificaciones post-traduccionales.
Las proteínas se pliegan y se transportan a su lugar de destino. Durante la síntesis comienza a producirse estructuras secundarias. Además, sufren modificaciones post-traduccionales.
 Las modificaciones post-traduccionales incluyen:
ü Modificaciones amino- y carboxilo-terminales.
ü Pérdidas de secuencias señal.
ü Modificación de aminoácidos concretos:
Fosforilación – Carboxilación – Metilación - Hidroxilación
ü Unión de cadenas laterales de glúcidos.
ü Adición de grupos isoprenilo.
ü Adición de grupos prostéticos.
ü Modificación proteolítica.
ü Formación de puentes disulfuro.
También se pueden modificar aa, producirse adiciones… Y se forman los puentes disulfuro que completan su plegamiento para dar lugar a su estructura final.
Inhibición
Se puede inhibir mediante:
 Puromicina, antibiótico que se parece estructuralmente al extremo 3’ del RNA y la transferasa transfiere la cadena naciente a la puromicina que para la síntesis dando lugar a proteínas incompletas. Se fija al sitio A.
 Cloranfelicol, bloque a la transferencia de la cadena naciente, es un antibiótico.
 Tetracidina, bloquea el sitio A.
 Estreptomicina, actúa en ribosomas de procariotas de modo que baja [] altera el marco de lectura y alta, inhibe la síntesis.
 Ciclo hemiximidina, bloque la peptidil-transferasa en eucariotas, y obtenemos prot incompletas.
 Toxina diftérica, producida por una bacteria del ap respiratorio. Bloquea la translocación y no deja que se continúe la síntesis, solo afecta en eucariotas.
Destino de Proteínas
 Al medio /t se integre en la membrana plasmática/lisosoma, siempre tiene que pasar por el RE y el Aparato de golgi.
 Mitocondria cloroplastos núcleo siguen rutas específicas.
 Citosol, permanecen donde se han sintetizado.
Necesitan secuencias señal dispuestas en el extremo amino terminal que determinan su destino. Cuando llega al destino esas secuencias señal se eliminan.
Tienen una estructura similar con entre 10y 20 residuos hidrofóbicos cargados positivamente.

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