El código genético Tres letras: un aminoácido Cuatro letras en total, ordenadas en tripletes: 64 posibilidades A U C G U C U U A C A U El Código Genético No es sobrelapado Tres bases codifican Un aminoácido
El Código Genético permite la traducción fidedigna de ARN a Proteína identificando las bases por tripletes para incorporar cada aminoácido
El código genético es degenerado: Hay 64 posibles combinaciones de tripletes, pero solo 20 aminoácidos; Más de un triplete por aminoácido El código genético NO es ambiguo: Un triplete solo puede significar un aminoácido
Las mutaciones y el Código genético v Mutación sinónima v Mutación de error AGA Arg básico AGA Arg básico AAA Lys básico GGA Gly no polar v Mutación sin sentido v Mutación de marco AGG Arg Adición de 1 pb (rojo) AAG ACT CCT AAG AGC TCC T Deleción de 1 pb (rojo) AAG ACT CCT AAA CTC CT Conservativa AGA Arg No conservativa AGA Arg UGA Stop S U S T I T U C I O N I N D E L
Consecuencias de mutaciones en INTRONES Creación de nuevos sitios 5 splice
Descifrando el código genético Experimentos de Nirenberg y Leder Experimento Traducción: Aminoácido marcado 1/20
Si la secuencia del mrna se lee por tripletes NO sobrelapados, existen tres posibles marcos de lectura. Cómo saber cuál de los tres es el correcto? Se define por el codón de inicio AUG!
Función del trna en traducción: intérprete AA específico (Aminoácido) mrna XYZ El AA debe ser adaptado para reconocer el codón XYZ Solución: El RNA de transferencia como Adaptador a) Apareamiento de bases con el codón Interacción Codón Anticodón b) Reconocimiento específico
Procesamiento POST-transcripcional del trna 1. Extremo 5 : Corte por RNasa P (RIBOZIMA) 2. Extremo 3 : Corte por RNasa D (proteína) y adición de CCA 3. Remoción de intrón 4. Modificación de bases
trna maduro: estructura de trébol 75-90 ribonucleopdos. ConPene bases modificadas. Brazo aceptor Brazo TψC Brazo Variable Brazo D Brazo an(codón
Plegamiento espacial del ARNt El ARNt se pliega sobre sí mismo para adoptar una estructura 3 con forma de L inverpda. En un extremo queda el brazo aceptor y en otro el brazo anpcodón.
Interacción codón-anticodón Interacción codón-anticodón Las cadenas que interaccionan son ANTIPARALELAS trna La 3ª posición del CODON puede no aparear (hipótesis del bamboleo ) Las bacterias tienen 31 diferentes trna Los eucariontes tienen 48 Anticodón Base en codón en posición de bamboleo U Posibles bases en anticodón A, G o I Base en codón en posición de bamboleo U Posibles bases en anticodón A, G o I 5 3 5 Posición de bamboleo 3 C G o I C G o I A G U o I C o U A G U G Codón mrna
El carboxilo del aminoácido forma un enlace ester con la ribosa 3 del tarn
Aminoacilación del trna por AARS 1ATP 1. Formación de aminoacil-adenilato 2. Síntesis de aminoacil-trna Activación del aminoácido antes de su unión al trna. Esta activación se realiza por la aminoacil trna sintetasa (AARS) y ATP para dar lugar a un Aminoacil Adenilato (aminoacil AMP)
Las AARS son específicas para cada aminoácido Fidelidad del código genético!
Las AARS tienen dos mecanismos de corrección: para el aminoácido y para el ARNt Este mecanismo de edición reduce los errores a 1 por cada 40,000 aminoacilaciones
Cómo dsicriminar entre aminoácidos similares? Val Ile Leu = VIL Aminóacidos de cadena ramificada (Branched Chain Aminoacids; BCAA) Son muy frecuentes en todas las proteínas, se utilizan como suplemento alimenticio
Aminoácidos similares pasan por un doble filtro El sitio de edición es más pequeño que el catalítico Sitio Catalítico Sitio de edición Isoleucil trna sintetasa Leu es demasiado grande para el sitio activo de síntesis Leu Garantiza la fidelidad del código genético Ile cabe en el sitio de síntesis pero no en el de edición Ile Val cabe en el sitio de síntesis y en el de edición por lo que es eliminado Val
El trnai iniciador de la traducción (bacteria) THF = tertra hidro folato FMT = formil metionil transferasa
El trnai iniciador de la traducción (bacteria) El ARNt iniciador tiene características especiales Necesario para la formilación Necesario para la entrar al sitio P
Bases modificadas que que se encuentran se encuentran los en ARNt los trna Bases normales Bases modificadas Uridina Ribotimidina (T) Dihidrohuridina (D) Pseudouridina ( ) 4-Tiouridina Citidina 3-metilcitidina 5-metilcitidina Adenosina Inosina Metiladenosina Isopentiladenosina Guanosina 7-metilguanosina Queuosina (Q) Wyosina (Y)
El Ribosoma Subunidad grande Subunidad grande Si(o E Si(o P Si(o A Subunidad pequeña Unión del mrna Subunidad pequeña
Composición de Ribosoma los ribosomas Eucarionte procarionte y Procarionte y eucarionte En el ribosoma ocurre la síntesis de proteínas Los procariontes tienen un ribosoma 70S Formado por 2 subunidades: - Grande (mayor) de 50S - Pequeña (menor) de 30S 70S 50S 30S - rrna 23S - rrna 5S - 34 proteínas - rrna 16S - 21 proteínas Los Eucariontes tienen un ribosoma 80S Formado por 2 subunidades: - Grande (mayor) de 60S - Pequeña (menor) de 40S 80S 60S 40S - rrna 25/28S - rrna 5.8S - rrna 5S - ~49 proteínas - rrna 18S - ~33 proteínas
En eucariontes el procesamiento de rrna y ensamble de ribosomas ocurre en el núcleo/nucleolo Pol I NUCLEOLO Cluster de rdna Transcripción Pre-rRNA 47S Pol III 5S Pol II snorna Proteínas ribosomales (RPs) y Factores de ensamblaje (AFs) 18S 18S 5.8S 5.8S 28S 28S Procesamiento rrna 5S snorna Modificación m 7 Gcap AA n Ensamblado CITOPLASMA Pre-40S Pre-60S Transporte RanGTP RanGTP NUCLEOPLASMA Pre-40S Pre-60S Modificado de doi:10.1038/nsmb.2939
La estructura de los ribosomas es muy parecida entre procariontes y eucariontes. El tamaño de los rrnas y el número de proteínas en las subunidades ribosomales varía entre procariontes y eucariontes. Por qué?
El ribosoma realiza 3 funciones: Aunque está formado por proteínas y RNA las funciones son realizadas Principalmente por el RNA RIBOZIMA a) Función genética (decodificar la secuencia de nucleótidos en aminoácidos) b) Función enzimática (catalizar la formación del enlace peptídico) c) Función de translocación (maquina que se mueve a lo largo del mrna, por la que van pasando los trnas y se elonga la cadena peptídica) Función genética --------------- subunidad pequeña Función enzimática ----------- subunidad grande Función de translocación --- ambas subunidades 16S o 18S 23S o 25/28S
Marco abierto de lectura (ORF; open reading frame) Policistrónico (varios ORFs) Monocistrónico (1 ORF)
Selección del Codón de inicio AUG (bacteria) El marco abierto de lectura lo define el AUG de inicio Bacteria SD: Shine-Dalgarno Shine-Dalgarno es una secuencia en el mrna que se encuentra alrededor de 10 nt ANTES (hacia el 5 ) del AUG y es complementaria a una secuencia en el extremo 3 del RNA ribosomal 16S
Selección del Codón de inicio AUG (bacteria) SD = sitio de unión al ribosoma AUG queda colocado en el sitio P de 30S
Organización de mrna en Eucariontes: 5 CAP 1. NO hay algo similar a Shine- Dalgarno (S- D) 2. La subunidad 40S se recluta al 5 CAP: lejos del codón de inicio AUG 3. Hay solo UN CISTRÓN 4. Hay cola de poli A 5. Las regiones no traducidas 5 UTR y 3 UTR son mucho mas largas
Secuencia AUG en contexto apropiado en Eucariontes Secuencia Kozak: Purina en posición -3 G en posición +4
La Traducción requiere: Ø trna iniciador aminoacilado Ø trnas elongadores aminoacilados ENERGIA 3 5 mrna Ribosomas Factores protéicos
Etapas de la traducción v Inicio v Elongación v Terminación