replicación DNA transcripción RNA traducción Prot Introducción Iniciación

Transcripción

1 Introducción omo se explicó antes, el flujo de información genética sigue el siguiente camino : DN RN t replicación transcripción traducción La síntesis de proteínas es la etapa final de la expresión de un gen. Esta síntesis es dirigida por la lectura que un ribosoma hace sobre una molécula de RN mensajero (RNm). Este proceso se denomina traducción y para su estudio suele dividirse en tres etapas: iniciación, elongación y terminación. En este proceso intervienen los 3 tipos de RN: RNm que trae la información, RNt que trae el aminoácido y el RNr que permite unir los ribosomas al RNm. Iniciación En procariontes, el primer paso en este proceso es la unión de los 3 factores de iniciación ( y IF-3) a la subunidad pequeña del ribosoma llegando a formar un complejo molecular llamado complejo de pre-iniciación. Este complejo junto con el RNt que lleva la formil metionina se unen al RNm. on respecto al RNt-Met existen dos tipos: el RNt-Met-i, llamado iniciador ya que puede iniciar la síntesis de proteínas y el RNt- Met que puede adicionar metionina durante el proceso de elongación. La metionina del primer tipo posee un grupo formil, de aquí que deba llamarse RNt-Met-i. La unión del complejo de preiniciación (factores + subunidad pequeña del ribosoma) junto con el RNt-Met-i se unen a un sitio específico del RNm, localizado muy cerca del codon de iniciación. La eliminación del IF-3 permite la unión del RNt-Met-i al RNm. Recordemos que la subunidad pequeña del ribosoma está conformada por una molécula de RNr llamada 16 S más 21 proteínas.

2 hora bien, un sector de este RNr de 16 S reconoce una secuencia de 6 a 8 nucléotidos del RNm que se encuentra antes del codon de iniciación. Esta secuencia de nucleótidos en el RNm se denomina secuencia Shine- Dalgarno (nombre derivado de los apellidos de sus descubridores). Esta interacción del RNr con el RNm explica la unión de la subunidad pequeña del ribosoma al RNm. En los RNm procarióticos producidos por el DN circular existen varias secuencias de Shine- Dalgarno, lo que explica que varias subunidades pequeñas ribosoma puedan unirse al RNm e iniciar la síntesis de diferentes proteínas en forma independiente y simultánea: modalidad poli cistrónica. El paso final de la iniciación se logra con la unión de la subunidad grande del ribosoma (50 S), pero esta unión requiere de energía. divina de dónde viene la energía. Pues sí, del que lleva una molécula de TP. La liberación de la energía producto de la hidrólisis del TP en DP, determina una doble acción: unión de la subunidad grande del ribosoma y la liberación del otro factor de iniciación (). demás, debe precisarse que el RNt-Met-i llega a ocupar un sitio en la subunidad grande del ribosoma llamado sitio P. su lado, existe un sitio para que pueda unirse otro RNt que porte otro aminoácido. Se inicia así el período de elongación. Shine-Dalgarno nión de los factores de iniciación IF-3 IF-3 IF-3 f-met RNt 50 S 50 f-met S f-met RNt

3 Elongación El mecanismo de elongación es similar en procariontes y eucariontes. La subunidad grande del ribosoma posee 3 sitios para la ubicaciñon de los RNt, denominados sitio P de peptidil, sitio de aminoacil y sitio E de salida (exit, en inglés). Subunidad pequeña RNm Se establece ahora un enlace peptídico entre la fmet del RNt ubicado en el sitio P y el aminoácido del RNt ubicado en el sitio. Este enlace peptídico es catalizado por el RNr 23S contenido en la subunidad grande del ribosoma (probablemente un mínimo de sus proteínas intervengan en este proceso). l establecerse el enlace peptídico, el fmet queda unido al aminoácido del RNt ubicado en el sitio y se libera de su RNt ubicado en el sitio P. (ver figura de abajo) P E Subunidad grande El RNt-fMet se encuentra ubicado en el sitio P. El sitio, transitoriamente desocupado, se corresponde con otro codon. El 2º RNt, con un aminoácido específico, es atraído al ribosoma por un factor de elongación EF-Tu, el cual posee un TP. l hidrolizarse este TP, el RNt mediante su anticodon se une a la cadena del RNm en el sitio del ribosoma. demás, dicha hidrólisis determina que este factor se libere del complejo.

4 hora interviene otro factor de elongación: el EF-, que se acopla a la hidrólisis de TP. Esto provoca que el ribosoma se mueva 3 nucleótidos en la dirección 5 3. sí, el RNt que contenía el fmet y que estaba en el sitio P, se mueve al sitio E. El RNt con los dos aminoácidos que estaba en el sitio, queda ahora en el sitio P. El sitio queda vacío para recibir otro RNt que trae otro aminoácido y cuyo anticodon sea complementario con el codon que existe en el sitio. Por ejemplo, si el aminoácido que debe unirse ahora es una histidina el codon en el RNm puede ser ó y el anticodón en el RNt debe ser ó, respectivamente. En cuanto se una el nuevo RNt al sitio, se libera el RNt que estaba en el sitio E, el cual sale a buscar otro fmet. Los codones del RNm que adicionen aminoácidos, a través de los RNt, lo hacen siguiendo la nomenclatura del código genético (ver página opuesta). Terminación La elongación continua hasta que aparezca en el RNm alguno de los siguientes codones:, ó. Debido a que las células carecen de RNt con anticodones complementarios para estos codones, los factores de liberación están capacitados para reconocer estas señales y finalizar la síntesis de proteínas. En procariontes, se han descrito dos factores de terminación: el RF- 1, que puede reconocer los codones y ; y el RF-2 que puede reconocer los codones y. En eucariontes hay un solo factor de liberación que reconoce cualquiera de los tres codones. La acción de los factores de liberación es estimular la hidrólisis de enlace entre el RNt y la cadena polipeptídica. Las consecuencias de esta acción son: a) Liberación de la cadena polipeptídica, b) Liberación del RNt de los sitios E y P, c) Separación de las subunidades ribosomales y d) Liberación del RNm. Dibujo esquemático de un polirribosoma: varios ribosomas leyendo un mismo RNm

5 ódigo genético El físico eorge amow fue quien propuso que cada aminoácido estaba codificado por una secuencia de 3 nucleótidos, que es la distancia que se mueve el ribosoma. Los nucleótidos mencionados corresponden al RN mensajero. Para precisar cuál aminoácido es llevado al sitio de síntesis por el RNt, debe ubicarse el nucleótido de la primera posición, luego el de segunda y tercera posición. Met es el aminoácido iniciador que requiere del codon. Stop corresponde a los codones de finalización que no aportan aminoácidos. Se han utilizado las abreviaturas en inglés de los aminoácidos, para su significado ver capítulo de teínas, página 67. Primera posición Segunda posición Tercera posición Phe Tyr ys Phe Tyr Stop ys Stop Stop Trp His His ln ln Ile sn Ile Ile sn Lys Met Lys la sp ly la la sp lu ly ly la lu ly

6 Los RNm pueden ser traducidos simultáneamente por varios ribosomas, tanto en procariontes como en eucariontes. La principal diferencia está en que el RNm de los procariontes es policistrónico, es decir, codifica para varias proteínas; en cambio, el de eucariontes es monocistrónico, codifica para una sola proteína. Los antibióticos utilizados contra las bacterias (procariontes) actúan en forma directa sobre la síntesis de proteínas, por ejemplo, la tetraciclina inhibe la unión de los RNt al RNm; el cloranfenicol inhibe la actividad de la peptidil transferasa y la estreptomicina inhibe la iniciación causando error en la lectura. omplete el siguiente cuadro, tomando como referencia los aminoácidos mencionados en sus códigos de tres letras. Num Nombre aminoácido ódigo 3 letras ódigo una letra nticodon RN t odon RN m Triplete DN 1 Ácido glutámico lu E TT 2 la 3 Lys Phe 7 Try ly sp omo aprendió, todas las proteínas inician su síntesis a partir de un fmet ó Met, sin embargo, ninguna proteína definitiva lo posee. Dé una explicación razonable a este fenómeno. uáles serían las consecuencias biológicas si ocurre una mutación a nivel de los factores de terminación?