SINTESIS PROTEICA código genético y traducción SINTESIS DE PROTEINAS. El problema de la información. Reglas de síntesis de moléculas informativas

Transcripción

1 SINTESIS PROTEICA código genético y traducción SINTESIS DE PROTEINAS La síntesis proteica ocurre de modo semejante en todas las células Código Genético Características del Código Genético Síntesis proteica El mecanismo de la traducción Antibióticos y traducción Tres tipos de RNA desempeñan un papel cooperativo mrna transportador de la información rrna asociado a proteínas forma el ribosoma trna portadores de aminoácidos, lectores del mensaje El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) está determinado por la secuencia (orden) de nucleótidos El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) determina la función de la nueva proteína Es necesario un código bilingüe para pasar la información de la secuencia de bases a aminoácidos (código genético) 1 2 Reglas de síntesis de moléculas informativas Acidos nucleicos y proteínas Formados por un número limitado de subunidades El problema de la información Elementos fundamentales a resolver en la síntesis proteica 1. Pasaje de la información 2. El mecanismo enzimático Las unidades son agregadas secuencialmente formando cadenas lineales Información Intermediario Efector Cada cadena tiene un punto de inicio, avanza en una única dirección y tiene un punto de finalización (ADN) (ARN) (proteína) Los productos de la síntesis primaria son modificados previamente a cumplir su función 4 bases 4 bases 20 Aminoácidos Grupos de bases pueden simbolizar cada aminoácido 3 4

2 El problema del pasaje de información El código genético Cuantas bases = 1 Aa? U C A G < 20: No alcanza Un código simple implica sólo 4 Aas. Hay 4 bases en el ARN (U, C, A, G) y deben especificar 20 aminoácidos. G G ACG CU AUAA AA A CG UCA U U U UAAU CC AG A U CCC CC C G C G G G CCG G C 1 Base? 2 Bases? 3 Bases? 4 Bases?... Un código en dobletes especifica 4X4 =16 Aas. Un código en tripletes especifica 4 x 4 x 4 = 64 Aas. mrna U U U C U A U G U U U U U C U U A U U G C U C C C A C G C C U C C C C C A C C G A U A C A A A G A A U A A C A A A A A G G U G C G A G G G G U G G C G G A etc < 20: No alcanza 64 > 20: Más que suficiente CODIGO GENETICO UNIVERSAL EN TRIPLETES NO SOLAPADO REDUNDANTE NO AMBIGUO DEGENERADO Francis Crick Robert Holley H. G. Khorana, Marshal Nirenberg. 5 6 Código Genético Marcos de lectura El código genético no es solapado pero puede leerse en tres marcos diferentes de lectura Sólo uno de estos marcos es el correcto para dar lugar a una proteína dada En tripletes (codones) No solapado Sin puntuación 7 8

3 Universalidad y excepciones Ambigüedad y redundancia No ambiguo (cada codón especifica sólo un aminoácido) Redundante (distintos codones para un aminoácido) existen codones sinónimos familias de codones: XYPur XYPyr trna como adapatador reconocimiento codón-anticodón hipótesis del balanceo Degenerado (codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón) 9 10 Reconocimiento codón-anticodón El balanceo trna como adapatador reconocimiento codónanticodón hipótesis del balanceo codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón Apareamientos de base no standard ocurren entre la tercera posición del codón y la primera del anticodón 11 12

4 Cambios en una secuencia de ADN que codifica para una proteína... Tienen diferentes efectos: 1. mutación silenciosa...ccgcgtcagaccgaaattaacgcg CCGCGTCAGACCGAAATTAACGCG... CCGCGUCAGACCGAAAUUAACGCG P R Q T E I N A...CCGCGTCAGACCGA CCGCGTCAGACCGAGATTAACGCG... CCGCGUCAGACCGAGAUUAACGCG AUUAACGCG P R Q T E I N A Tienen diferentes efectos: 2. cambio de sentido Tienen diferentes efectos: 3. sin sentido...ccgcgtcagaccg CCGCGTCAGACCGCAATTAACGCG... CCGCGUCAGACCGCAAUUAACGCG AAUUAACGCG...CCGCGTCAGACC CCGCGTCAGACCTAAATTAACGCG... CCGCGUCAGACCUAAAUUAACGCG AAAUUAACGCG P R Q T A I N A P R Q T * 15 16

5 Tienen diferentes efectos: 4. Inserción y corrimiento del marco de lectura...ccgcgtcagaccgaa CCGCGTCAGACCGAAATTAAACGCG... CCGCGUCAGACCGAAAUU UUAAACGCGAACGCG P R Q T E I K R Tienen diferentes efectos: 5. Delección y corrimiento del marco de lectura...ccgcgtcagaccgaa CCGCGTCAGACCGAAATTACGCG... CCGCGUCAGACCGAAAUUACGCG UUACGCG P R Q T E I T R A La traducción es un proceso de decodificación en dos pasos: 1 Cargado de los ARNt La traducción es un proceso de decodificación en dos pasos: 2 Reconocimiento codón-anticodón 19 20

6 El adaptador molecular : el ARNt brazo aceptor Cada ARNt es reconocido por una AMINOACIL-tRNA-SINTETASA específica Cargado de los ARNt Estas enzimas reconocen el Aa correcto y el ARNt correcto anticodón Requerimientos 20 aminoácidos aminoacyl-trna synthetases trnas ATP, Mg 2+ GLn-tRNA Aminoacil-tRNA-sintetasa (tipo I) Cargado de los ARNt Reacción en dos pasos: 1. La enzima une al Aa consumiendo 1 ATP 2. La enzima une al ARNt y le transfiere el Aa Ribosomas Síntesis de proteínas Requerimientos: mrna Aa-tRNA ribosomas Actividad peptidiltransferasa Requerimientos Plataforma donde se realiza la síntesis proteica aminoácidos aminoacyl-trna syntetasas trnas trnas ATP, ATP, Mg Mg Subunidad mayor: 3 ARNr y 49 proteínas Subunidad menor: 1 ARNr y 33 proteínas Salida del péptido recién sintetizado

7 Composición del ribosoma Estructura del ribosoma bacteriano Ribosoma de T.termophilus Iniciación traduccional procariotas El primer aminoácido Reunir los elementos necesarios Reconocer el sitio de inicio (AUG) Proveer sitios para que se inicie la elongación 27 28

8 Iniciación traduccional procariotas Iniciación traduccional eucariota Requerimientos mrna mrna trna trnamet codón codónde de iniciación 2 subunidades ribosomales Factores de de iniciación (IF-1, (IF-1, IF-2, IF-2, IF-3) IF-3) GTP, GTP, Mg Mg Elongación Agregado secuencial de Aa por una actividad peptidil transferasa Traslocación Requerimientos Requerimientos Ribosoma Ribosoma completo completo (complejo (complejo de de iniciacion) iniciacion) Aa-tRNAs Aa-tRNAs especificados especificados por por cada cada codon codon Factores Factores de de elongacion elongacion (EF-Tu, (EF-Tu, EF-Ts, EF-Ts, EF-G) EF-G) Actividad Actividad peptidil-transferasa peptidil-transferasa (23s) (23s) GTP, GTP, Mg Mg La elongación eucariota es similar a la bacteriana Durante la elongación cada Aa-tRNA pasa por tres sitios en enl ribosoma 31 32

9 Enlace peptídico Reacción central de la síntesis proteica La actividad peptidil-transferasa está en el rrna 23S El centro catalítico es altamente conservado La traslocación ocurre luego de la formación del enlace peptídico Terminación Requerimientos codón codónde de terminación factores de de liberación (RF (RF 1,, RF RF 2,, RF RF 3 )) ATP ATP Proceso similar en procariotas y eucariotas Depende de factores que reconocen codón stop y de hidrólisis de peptidil-trna Acoplamiento Transcripción-traducción en procariotas La traducción en bacterias se inicia sobre transcriptos que aun no terminaron su síntesis. Esta coordinación entre ambos procesos permite una regulación más precisa de la síntesis proteica bacteriana Poliribosomas La traducción simultánea por múltiples ribosomas y su rápido reciclado incrementa la eficiencia de la síntesis proteica

10 Destino celular de las proteínas Antibióticos y síntesis proteica Mayoría son bacteriostáticos Selectividad debida a diferencias entre ribosomas procariotas y eucariotas Actúan a diferente nivel en la síntesis proteica Inhibidores de la iniciación Aminoglicósidos: estreptomicina, kanamicina, gentamicina, neomicina Unión irreversible a rrna16s, bloqueo en complejo 30SmRNA-tRNA Inhibidores de la Elongación Tetraciclinas: tetraciclina, minociclina Unión reversible a la subunidad 30S, inhibe la unión del Aa-tRNA El Papel de la hidrólisis de GTP se hidrolizan 2GTPs por cada aminoácido incorporado La hidrólisis promueve cambios conformacionales esenciales Se gastan 4 enlaces fosfato de alta energía por aminoácido incorporado: Acido Fusídico Unión a EF-G, inhibe la disociación EF-G/GDP Cloramfenicol: Unión a subunidad 50s, inhibe la actividad peptidi transferasa. CARGADO del ARNt-Aa con su aminoácido 1ATP (2 enlaces) / Aa 2N TRADUCCION a. Iniciación 1GTP 1 b. Elongación 2 GTP / Aa 2(N-1) c. Terminación 1 GTP 1 Gasto Total: 4 N * Macrolidas: eritromicina, claritromicina Inhibe la translocación. 40