La síntesis de proteínas o traducción

La síntesis de proteínas ocurre en los ribosomas que consisten en dos subunidades, una grande y una pequeña, cada una formada por rRNA y proteínas específicas. Para la síntesis de proteínas, también se requiere de moléculas de tRNA, que están plegadas en una estructura secundaria con forma de hoja de trébol. Estas moléculas pequeñas pueden llevar un aminoácido en un extremo y tienen un triplete de bases, el anticodón, en un asa central, en el extremo opuesto de la molécula. La molécula de tRNA es el adaptador que aparea el aminoácido correcto con cada codón de mRNA durante la síntesis de proteínas. Hay al menos un tipo de molécula de tRNA para cada tipo de aminoácido presente en las células. Las enzimas conocidas como aminoacil-tRNA sintetasas catalizan la unión de cada aminoácido a su molécula de tRNA específica.

La iniciación de la traducción en procariotas y eucariotas requiere de un tRNA específico de iniciación, tRNAmet

i, que es usado para incorporar el residuo de metionina inicial dentro de todas las proteínas. En E. coli una versión específica de tRNAmet

i es requerida para iniciar la traducción, [tRNAfmet

i]. La metionina unida a este tRNA iniciador es formilada. La formilación requiere de N 10-formi-THF y se hace luego que la metionina se une al tRNA. El fmet-tRNA fmet

i todavía reconoce el mismo codon, AUG, como un tRNAmet regular.

La iniciación de la traducción requiere del reconocimiento de un codon AUG. En el RNAs procariótico policistrónico este codon AUG está localizado adyacente al elemento Shine-Delgarno en el mRNA. El elemento Shine-Delgarno es reconocido por las secuencias complementarias en la subunidad menor de rRNA (16S en E. coli). En los eucariotas los iniciadores AUGs son los primeros en ser encontrados por el ribosoma.

Las proteínas específicas no asociadas a los ribosomas que se requieren para la exacta iniciación de la traducción se llaman factores de iniciación. En E. coli ellas con IFs y en eucariotas ellas son eIFs. Se han identificado numerosos eIFs:

Factor de Iniciación Actividad

eIF-1 Reposición de met-tRNA para facilitar la unión del mRNA

eIF-2 Formación compleja ternaria

eIF-2A AUG-dependiente de met-tRNAmeti uniendo al ribosoma 40S

eIF-2B (también llamado GEF) factor de intercambio del nucleótido guanina

Intercambio de GTP/GDP durante el reciclaje de eIF-2

eIF-3, compuesto de ≈11 subunidades

Subunidad del ribosoma antiasociación al unirse a la subunidad 40S, las subunidades eIF-3e y eIF-3i transforman las células normales cuando son sobre expresadas, la sobre expresión de elf-3A (también llamada elF3 p170) ha sido asociada con varios cánceres humanos

Factor complejo de iniciación designado a menudo como eIF-4F compuesto por 3 subunidades primarias: eIF-4E, eIF-4A, eIF-4G y por lo menos 2 factores adicionales: PABP, Mnk1 (o Mnk2)

Unión del mRNA a la subunidad 40S, actividad de helicasa del RNA dependiente de ATPasa, la interacción entre la cola poliA y la estructura cubierta (cap)

PABP: proteína de unión poliA Une la cola poliA de los mRNAs y permite la unión al eIF-4G

Mnk1 y Mnk2elF-4E cinasas

Fosforila eIF-4E incrementando la asociación con la estructura de cubierta (cap)

eIF-4A Helicasa de RNA dependiente de ATPasa

eIF-4E Reconocimiento de cubierta 5'; frecuentemente encontrada sobre expresada en cánceres humanos, la inhibición de eIF4E es actualmente un blanco para terapias anticáncer

4E-BP (también llamado PHAS) 3 formas conocidas

cuando 4E-BP esta defosforilado se une eIF-4E y reprime su actividad, la fosforilación de 4E-BP ocurre en respuesta a muchos estímulos de crecimiento conduciendo a la liberación de eIF-4E e incrementando la iniciación de la traducción

eIF-4G Actua como una base para el ensamblaje de eIF-4E y -4A en el complejo eIF-4F, interacción el el PABP permite que el terminal 5í y el terminal 3íde los mRNAs actuén

eIF-4B Estimula la helicasa, se une simultáneamente con el eIF-4F

eIF-5 Liberación de eIF-2 y de eIF-3, GTPasa dependiente del ribosoma

eIF-6 Subunidad de antiasociación del ribosoma

La iniciación de la traducción requiere de 4 pasos específicos:

1. Un ribosoma debe disociarse en sus subunidades 40S y 60S.

2. Se forma un complejo ternario llamado complejo de iniciación, consiste en el iniciador, GTP eIF-2 y las subunidades 40S.

3. El mRNA está unido al complejo de iniciación.

4. La subunidad 60S se asocia al complejo de iniciación para formar el complejo de iniciación 80S.

Los factores de iniciación de eIF-1 y de eIF-3 se unen a las subunidades ribosomales 40S favoreciendo la antiasociación de las subunidades 60S. La prevención de la reasociación de la subunidad permite la formación del complejo de iniciación.

La estructura de cubierta (cap) de los mRNAs eucarióticos se une con los eIFs específicos antes de la asociación con el complejo de iniciación. La unión de la cubierta (cap) se logra por el factor de iniciación eIF-4F. Es necesario el desenrollamiento de la estructura secundaria del mRNA para permitir el acceso de las subunidades ribosomales. El eIF-4G ayuda en la unión del mRNA al complejo de preiniciación 43S.

Una vez que el mRNA es alineado correctamente sobre el complejo de iniciación y el iniciador met-tRNAmet es unido al codon iniciador AUG (un proceso facilitado por eIF-1) la subunidad 60S se asocia con el complejo. La asociación de la subunidad 60S requiere de la actividad de eIF-5 que primero se une al complejo de iniciación. La energía necesaria para estimular la formación del complejo de iniciación 80S viene de la hidrólisis del GTP unido a eIF-2.

En esta etapa el iniciador met-tRNAmet esta unido al mRNA dentro de un sitio específico del ribosoma llamado sitio P, por sitio del péptido. El otro sitio dentro del ribosoma en el cual entran los tRNAs cargados se llama sitio A, por sitio del aminoácido.

El proceso de elongación, como el de iniciación, requiere de las proteínas específicas no ribosomales. En E. coli estas son EFs y eEFs. La elongación de los polipéptidos ocurre de una manera cíclica de tal manera que en un ciclo completo el extremo de adición del aminoácido, el sitio A estará vacío y listo para aceptar al aminoacil-tRNA entrante, dictado por el siguiente codon del mRNA. Esto significa que no sólo es necesario que el aminoácido entrante se una a la cadena del péptido, sino que el ribosoma debe moverse bajo el mRNA al siguiente codon. Cada aminoacil-tRNA entrante es traído al ribosoma por un complejo eEF-1α-GTP. Cuando el tRNA correcto es depositado en el sitio A, la GTP es hidrolizada y el complejo eEF-1α-GDP se disocia. Para que los eventos adicionales de desplazamiento ocurran el GDP debe ser intercambiado por GTP. El péptido unido al tRNA en el sitio P es transferido al grupo amino en el aminoacil-tRNA en el sitio A. Esta reacción es catalizada por la peptidiltransferasa. Este proceso es llamado transpeptidación. El péptido elongado ahora reside en un tRNA en el sitio A. El sitio A necesita ser liberado para aceptar al aminoacil-tRNA siguiente. El proceso de movilización del peptidil-tRNA desde el sitio A al sitio P se llama, translocación. La translocación es catalizada por el eEF-2 unido a la hidrólisis de GTP. En el proceso de translocación el ribosoma se mueve a lo largo del mRNA de tal manera que el siguiente codon de mRNA reside debajo del sitio A. Luego de la translocación el eEF-2 es liberado del ribosoma. El ciclo puede entonces comenzar otra vez.

Como la iniciación y la elongación, la terminación de la traducción requiere de proteínas de factores específicos identificados como factores de liberación, RFs en la E. coli y eRFs en los eucariotas. Hay 2 RFs en las E. coli y uno en los eucariotas. Las señales para la terminación son las mismas en los procariotas y en los eucariotas. Estas señales son codones de terminación presentes en el mRNA. Hay 3 codones de terminación, UAG, UAA y UGA.

En E. coli los codones de terminación UAA y UAG son reconocidos por el RF-1, mientras que el RF-2 reconoce los codones de terminación UAA y UGA. El eRF se une al sitio A del ribosoma conjuntamente con GTP. La unión de eRF al ribosoma estimula la actividad de la peptidiltransferasa para transferir el grupo peptidil al citoplasma en vez de a un aminoacil-tRNA. El tRNA no cargado resultante deja el sitio P y es expelido con la hidrólisis concomitante de GTP. El ribosoma inactivo entonces libera su mRNA y el complejo 80S se disocia en las subunidades 40S y 60S que están listas para otro ciclo de traducción.

Código genético

El código genético consiste en el sistema de tripletes de nucleótidos en el RNA -copiado a partir de DNA- que especifica el orden de los aminoácidos en una proteína. Las proteínas contienen 20 aminoácidos diferentes, pero el DNA y el RNA contienen, cada uno, sólo cuatro nucleótidos diferentes. Tres nucleótidos en secuencia especifican cada aminoácido. Esto resulta en 4 x 4 x 4, o sea, 64 combinaciones posibles (codones). El código genético consiste en 64 combinaciones de tripletes (codones) y sus aminoácidos correspondientes. Los codones que se muestran aquí son los que puede presentar la molécula de mRNA. De los 64 codones, 6l especifican aminoácidos particulares. Los otros 3 codones son señales de detención, que determinan la finalización de la cadena. Dado que los 61 tripletes codifican para 20 aminoácidos, hay "sinónimos" como, por ejemplo, los 6 codones diferentes para la leucina. La mayoría de los sinónimos, como se puede ver, difieren solamente en el tercer nucleótido. Sin embargo, la afirmación inversa no es válida: cada codón especifica solamente un aminoácido.

El código genético tiene una serie de características: - Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias. - Es inequivoco, pues cada triplete tiene su propio significado, codifica para un solo aminoácido. - Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien indican terminación de lectura. - Es degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoácido.

http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/protein-synthesis-sp.html