Expresión Genética a Nivel Molecular

Transcripción

1 Expresión Genética a Nivel Molecular Seccion II: traducción Capítulo 12

2 Traducción RNA proteínas ocurre en ribosomas

3 Código genético Diccionario para interpretar 4 bases nitrogenadas en 20 aminoácidos Relación entre la secuencia de nucleótidos en los ácidos nucléicos y la secuencia de amino ácidos en un polipéptido. La información entre genes y proteínas fluye en forma de tripletes Triplete = 3 nucleótidos (mrna) = 1 codón 1 codón = 1 amino ácido Codones = unidades básicas del código genético.

4 Decifrado en los 1960s 64 tripletes: 3 señales para detenerse 1 señal de inicio 61 codifican para amino ácidos Degenerado mas de un codón para el mismo aminoácido Redundante-No ambiguo (no hay codones que especifiquen mas de un aa) Casi universalexcepciones Paramecium, mitocondria y cloroplastos

5 Por qué es importante la universalidad del código genético? Importancia evolutiva evolucionó temprano en la historia de la vida. Ingeniería genética tecnología de transferir genes de una especie a otra. Ej. Gene humano de insulina en bacterias

6 Código Genético Universal (a) Tobacco plant expressing a firefly gene (b) Pig expressing a jellyfish gene Genes de un organismo pueden ser leidos por cualquier organismo

7 codones= Tripletes en el mrna Una cadena de DNA (cadena templete) indica el orden de nucleótidos en la secuencia de RNA mensajero mrna: el codón de inicio define la lectura de la cadena 5 AUAAGGAGGUUACG(AUG)(CAG)(CAG)(GGC)(UUU)(ACC) 3 Met Gln -Gln -Gly -Phe -Thr Cada codón del mrna especifica un aminoácidos Codones deben ser leídos en el orden correcto 5 AUAAGGAGGUUACG(AUG)(UCA)(GCA)(GGG)(CUU)(UAC)C 3 Met Ser -Ala -Gly -Leu -Tyr Inserción de U cambia los codones y por lo tanto el aminoácido

8 Traducción El mensaje genético se encuentra en la secuencia de codones en el mrna. La molécula que traduce es el trna

9 trna Transfiere amino ácidos a los ribosomas. Reconoce los codones correctos en el mrna.

10 Estructura de trna - Es una cadena sencilla de RNA ~ 80 nucleótidos de largo. - Terminal 3 lugar de enlace para el amino ácido - Anticodón se encuentra en una de las asas. Anticodón = triplete de nucleótidos en el trna que parea con el codón en mrna

11 Estructura terciaria - Similar para todos los trnas - Tiene forma de L. - El lugar de enlace del aa en un extremo y el anticodón en el otro extremo.

12 Cómo se enlazan los amino ácidos al trna? Una traducción precisa requiere 2 pasos: 1.- Debe ocurrir un apareamiento correcto entre el trna y el aminoacido por la aminoaciltrna sintetasa 2.- debe haber un apareamiento correcto de anticodon de trna y el codon del mrna

13 Aminoacil-tRNA Sintetasa - Cataliza el enlace del amino ácido correcto a su trna. - Para cada aa hay una sintetasa de aminoaciltrna específica. - Reacciones ocurre en dos pasos: 1. Activación del aa 2. Formación del enlace con el trna trna Aminoacyl-tRNA synthetase Computer model

14 Ribosomas Organelos que coordinan el apareamiento entre el trna y el mrna durante la traducción. Compuestos de dos subunidades (pequeña y grande) Hechos de proteína (40%) y de rrna ribosomal (60%) Se sintetizan en el nucleólo. Son transportadas a través de los poros nucleares hacia el citoplasma. rrna es el tipo de RNA más abundante.

15 Subunidad grande con 3 sitios 1. Sitio P se une trna que lleva la cadena polipeptídica. 2. Sitio A se une trna que trae el nuevo amino ácido. 3. Sitio E se une trna sale del complejo ribosomal (exit). Subunidad pequeña lugar de enlace con el mrna

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18 Traducción 1. Iniciación: ensamble de mrna, trna y subunidades ribosomales 2. Elongación: síntesis desde el codón de inicio al de terminación 3. Terminación: desensamble y liberación del polipéptido Las tres etapas requieren enzimas y otras proteínas. Las etapas de iniciación y alargamiento requieren energía que proviene de GTP.

19 Iniciación 1. Enlace entre el mrna, la subunidad ribosomal pequeña y el trna iniciador. - 5 cap ayuda a enlazar el mrna al ribosoma - Se aparea el trna inicador (metionina) con su codón (AUG). Requiere de Factores de iniciación (proteinas) GTP

20 2.- Enlace de la subunidad ribosomal grande a la subunidad pequeña Complejo de Iniciación de la traducción - El trna iniciador queda en el sitio P - El sitio A vacio está listo para el siguiente aminoacil-trna. - mrna ensamblado - 2 subunidades ensambladas

21 Elongación Ciclo de 3 pasos que añaden aminoácidos uno a uno al aa inicial 1. Reconocimiento del codón 3. Translocación mrna y trna se mueven como una unidad mrna se mueve de 5 a 3 2. Formación del enlace peptídico

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23 Resumen de Elongación 1. Reconocimiento del codón Codón (mrna) en el sitio A forma puentes de hidrógeno con el anticodón del aminoaciltrna que va a ocupar el sitio A. - Requiere : factores de extensión, GTP 2. Formación del enlace peptídico entre el polipéptido en el sitio P y el nuevo aa del trna que ocupa el sitio A. - La enzima responsable de este enlace es la peptidil transferasa. - parte del la subunidad ribosomal grande - RNA con actividad enzimática - El polipéptido se separa de su trna y es transferido al nuevo aa/trna que ocupa el sitio A 3. Translocación trna en el sitio A se mueve al sitio P y el que ocupaba el sitio P se mueve al sitio E y sale del ribosoma - Cada translocación requiere GTP

24 Terminación Codón de terminación llega al sitio A - UAA, UAG, UGA - No codifican para aa Un factor de liberación (proteina) se enlaza al codón en el sitio A: Hidroliza el enlace entre el polipéptido y el trna que ocupa el sitio P - Se liberan trna y polipéptido - Se disocia el complejo de traducción

25 Plegamiento de las proteinas y modificacion post- transcripcional - Generalmente las cadenas peptídicas deben ser modificadas después de la traducción - Las proteinas terminadas son llevadas a sitios específicos de la célula - Polipeptidos se pliegan expontaneamente a su forma tridimensional (informacion en la estructura primaria) - Algunos son activados por enzimas que los recortan - Otros deben de unirse a otras subunidades de una proteina

26 Modificaciones post-traducción Ribosomas libres: sintetizan proteinas que funcionan en el citosol Ribosomas unidos a endomembranas: sintetizan proteinas para ser secretadas desde la célula Ribosomas son identicos y pueden cambiar de libres a unidos

27 La sintesis comienza y termina en el citosol a menos que: - La proteina este marcada con un peptido senal que le indique al ribosoma que debe unirse a el Retículo Endoplásmico (ER) La Particula de Reconocimiento de la señal (SRP) se une al péptido señal y lo lleva al ribosoma

28 Poliribosomas (polisoma) -Se forma cuando un numero de ribosomas traducen simultaneamente un solo mrna - Permiten a la celula hacer muchas copias de un polipeptido rapidamente Incoming ribosomal subunits (a) Growing polypeptides Start of mrna (5 end) Completed polypeptide End of mrna (3 end) Ribosomes mrna (b) 0.1 µm

29 Mutaciones pueden afectar la estructura y funcion de las proteinas Mutaciones : - cambios en el material genético. - pueden ocurrir durante la replicacion, reparacion o recombinacion del DNA Mutagenos: agentes químicos o físicos que causan mutaciones

30 Mutaciones de punto = cambio en un solo par de bases. Sustituciones: remplazo de bases Deleciones/inserciones: adiciones o perdida de pares de bases Sustitución - Mutaciones silenciosas redundancia del código genético. mismo amino ácido (de diferente codón) amino ácido con propiedades similares - Mutaciones con sentido falso cambian aminoácidos lo que afecta la estructura y función de la proteina - Mutaciones sin sentido introducción del codón stop conducinedo siempre a una proteina no funcional

31 Sustitución Mutaciones silenciosas Mutaciones con sentido falso Mutaciones sin sentido

32 Deleciones y/o inserciones Causan efectos desastrosos en la proteina resultante porque alteran la secuencia en la que se traduce el gen

33 Ejemplo: Anemia falciforme Sustitución de Timina por Adenina

34 Gen Unidad de información hereditaria que consiste de una secuencia específica de DNA (RNA en algunos virus). Contiene secuencias que no se transcriben y secuencias que se transcriben pero no se traducen. Producto inmediato Transcritpto primario Producto final RNA Polipéptido