TRADUCCIÓN:

Page 1

TRADUCCIÓN: Síntesis de Proteínas

(PARTE 1)

Las proteínas son manifestaciones útiles de la información contenida en el DNA

La información contenida en el DNA tiene que manifestarse como productos biológicos útiles, adaptando una estructura o conformación que le permita tener una función. El proceso de transcripción llevará a algunos productos como el RNAt y al RNAr a un estado funcionalmente activo. Sin embargo, una porción del RNA que es sintetizado y que representa la minoría de lo que es transcrito corresponde al mRNA. Y este mRNA debe ser traducido, es decir, es convertida esa información que posee en un polipéptido.

En el caso de procariotes, la traducción se da casi en el momento después de que ocurrió la transcripción. En cambio en eucariotes, esta traducción ocurre después que este mRNA es trasladado hacia el citoplasma de una forma críptica, de una forma latente. Y solo cuando ocurre ciertas señales y condiciones, se producirá la traducción a un polipéptido.

Este mRNA, tanto en procariotes como en eucariotes (después que salió al citoplasma), durante la traducción va a ser ensamblado en un complejo de ribonucleoproteínas que constituyen a los ribosomas, y se va a sintetizar en un polipéptido (cuya estructura primaria condiciona y determina un plegamiento, el cual dará posteriormente la estructura final, y por lo tanto, la función final)

La traducción ocurre desde el extremo amino terminal hacia el extremo carboxilo terminal

¿Cómo podemos saber esto? Se realizó un experimento, el cual consistía en romper la estructura de una célula y obtener los ribosomas específicamente del reticulocito, ya que se asumía que una célula del reticulocito estaba activamente ocupada en la síntesis de una sola proteína que era la globina, para formar la hemoglobina. Por lo que uno podría purificar estos productos recién sintetizados y estos corresponderían a una molécula largamente mayoritaria, y por lo tanto uno podía percibir su síntesis.

Entonces lo que hicieron es incubar reticulocitos, cuando todavía estaban intactos, en presencia de aminoácidos radioactivos (marcados por radioisótopos). Entonces los reticulocitos se proveían de aminoácidos radioactivos del medio y después se iba tomando alícuotas (pequeñas porciones de este cultivo o contenedor que contenía a los reticulocitos) y luego se analizaba la globina, teniendo en cuenta a donde había sido incorporada la radioactividad. Cuando la alícuota se tomaba a los 4 minutos y luego se hacía una digestión peptídica, se observaba que lo primero que se marcaba a los 4 minutos era el extremo carboxilo terminal. Cuando ya pasaban 7 minutos, en la alicuota se veía que ya había una mayor incorporación en el péptido sintetizado, siempre en el extremo carboxilo terminal. A los 16 minutos, ya estaba marcado el polípeptido hasta la mitad. A los 60 minutos, ya se tenía moléculas sintetizadas totalmente marcadas radioactivamente.

¿Cómo interpretamos esto? Algunas moléculas se encontraban en un proceso de síntesis cuando fueron expuestas al medio con aminoácidos radioactivos. Por lo tanto, una buena porción de la molécula no estaba marcada porque ya había sido sintetizada al momento de añadir el aminoácido marcado con radioisótopo. Conforme ya iba avanzando el tiempo, obviamente las cadenas polipeptídicas que estaban en un camino no tan avanzado de síntesis, iban siendo marcadas, y por lo tanto recién a los 60 minutos se podía obtener una molécula completamente marcada. Eso quiere decir que recién que en ese tiempo recién teníamos moléculas sintetizadas de novo en presencia de radioisótopos.

¿Qué nos dice finalmente este experimento? Obviamente (según Arévalo) que la síntesis deproteínas ocurre del extremo amino terminal hacia el extremo carboxilo terminal.

Esto también nos lleva a afirmar que el extremo amino terminal está codificado hacia el extremo 5’ del RNAm, mientras que el extremo carboxilo terminal está codificado hacia el extremo 3’ del RNAm.

Inicio de la traducción muy próxima al extremo 5’ del RNAm

Final de la traducción más próxima al extremo 3’ del RNAm

Un imagen de la traducción en el reticulocito…

La fibra delgada corresponde al RNAm.

Las más teñidas corresponden al ribosoma.

Donde están más conglomeradas es el extremo 3’

Prolongaciones que se hacen cada vez más largas y que se pliegan son las proteínas que están siendo sintetizadas

La hebra recién sintetizada es una hebra bastante pequeña, con unos pocos aminoácidos que crece cuando el ribosoma se va deslizando a través del mensajero, y así va creciendo más y más la proteína sintetizada.

EL RIBOSOMA

Compuesto por RNA y proteínas.

Según la velocidad de sedimentación, se puede inferir la masa.

Usualmente se sedimentan en sucruosa o sacarosa

Cuando se modifican las condiciones, utilizando sustancias de Mg, se puede lograr una disociación del ribosoma en dos subunidades.

RIBOSOMA PROCARIOTE:

El ribosoma procariote tiene una sedimentación de 70 S, su subunidad mayor de 50S y su subunidad menor de 30S.

La subunidad menor (de 30S) tiene 21 proteínas. En el caso de la subunidad mayor (de 50S) se dice que tiene 33 diferentes proteínas y son 36 en total (en la imagen anterior aparece 31, pero mejor no hacer caso …)

rRNA 23 S y 5s en subunidad mayor

rRNA 16S en subunidad menor (una sola molécula de rRNA)

Nomenclatura de la proteínas: S: Small (pertencen a subunidad menor) y L: Large ( pertenecen a subunidad mayor)

RIBOSOMA EUCARIOTE:

El ribosoma tiene un coeficiente de sedimentación de 80s.

2 subunidades: subunidad mayor de 60s y subunidad menor de 40s.

Tiene un rRNA más largo. A mayor longitud, mayor complejidad. No necesariamente este RNA está extendido, sino que puede tener ciertos “plegamientos” y que van a interactuar con sus proteínas.

DIFERENCIA ENTRE RIBOSOMA PROCARIOTE Y RIBOSOMA EUCARIOTE

RIBOSOMA PROCARIOTE

RIBOSOMA EUCARIOTE

Masa

2.7 millones de daltons

4.2 millones de daltons

Coeficiente de sedimentación

70 S

80 S

Coeficiente de sedimentación de subunidad mayor

50 S

60 S

Coeficiente de sedimentación de subunidad menor

30 S

40 S

rRNA subunidad mayor

2 tipos de rRNA:

5S rRNA

(120 nucleótidos)

23 rRNA

(3200 nucleótidos)

3 tipos de rRNA:

5S rRNA

(120 nucleótidos)

28S rRNA

(4700 nucleótidos)

5.8S rRNA

(160 nucleótidos)

rRNA subunidad menor

1 tipo de rRNA:

16S rRNA

(1540 nucleótidos)

1 tipo de rRNA:

18S rRNA

(1900 nucleótidos)

Proteínas subunidad mayor

36 aprox.

49 aprox.

Proteínas subunidad menor

21 aprox.

33 aprox.

Existe una gran diferencia de masas entre los ribosomas de procariotes y eucariotes

El ribosoma eucariota tiene una masa mayor al del ribosoma procariote

La composición de los ribosomas varía entre los procariotes y eucariotes

Los ribosomas eucariotes poseen más nucleótidos en sus rRNAs, por lo que su rRNA es más largo.

A mayor longitud, mayor complejidad.

El ribosoma eucariote tiene un mayor número de proteínas en su estructura

En resumen: Los ribosomas eucariotes poseen más nucleótidos y tienen más proteínas en su estructura.

No se puede afirmar cuantas proteínas hay en el ribosoma porque algunas están presentes unas veces y otras no, y porque también depende de la purificación realizada en la experimentación.

El rRNA en el Ribosoma

Los rRNA juegan un papel significativo en la traducción

No se tiene que pensar que el rRNA es una estructura extendida, sino que tiene plegamientos. Aquí en la figura se puede apreciar su plegamiento en 2 dimensiones (estructura secundaria)

Se puede ver los extremos 5’ y 3’ del rRNA.

Se puede ver como este rRNA se ha plegado sobre sí mismo, formándose una doble hebra intracatenaria (a diferencia deDNA, que es intercatenaria). Es la misma hebra de RNA, que se ha plegado sobre ella misma por fuerzas de estabilización (formas energéticas más estables), corresponden a regiones de doble hélice y corresponderían a estructuras del tipo A.

Habrá regiones sin apareamiento de bases. Acá en la figura se pueden ver esta especie de burbujas, de estructuras en forma de asa, que no poseen puentes de hidrógeno.

Esto ocurre en menor escala en el rRNA de la subunidad menor (5S rRNA)

Esto lo debemos observar en una estructura tridimensional, es decir a su vez se va a plegar (a partir de estructura primaria o secundaria), de tal manera que haya interacciones entre regiones distantes), que se van a encontrar próximas entre sí (en su estructura terciaria o cuaternaria).

DOMINIOS DEL rRNA

Por convención, se ha sectorizado el rRNA en ciertos dominios (para explicar las interacciones del rRNA, es decir, qué lugares del rRNA interactúan con el mRNA, el tRNA, proteínas, etc.)

ENSAMBLAJE DEL RIBOSOMA:

Un experimento de Nomura demostró que se pude reconstituir un ribosoma a partir de sus componentes, es decir, proteínas y rRNA ambos purificados; pero siguiendo un cierto orden en la agregación de estos componentes

Además se demostró que:

Se unen proteínas a dominios específicos de rRNA.

El ensamblaje ribosomal es progresivo, posee etapas que actúan probablemente como cuello de botella.

Dependiendo de este ensamblaje, si se hace progresivo (ordenado) o no, el ribosoma será funcional o no.

Toda la información estaba contenida en el ribosoma, tanto para ensamblarse como para ser funcional.

Conclusión: el ribosoma tiene la información para su autoensamblaje.

Luego se empezaron a hacer estudios tridimensionales, en los cuales se dieron algunos nombres a ciertas partes de las subunidades de los ribosomas (cabeza, base, plataforma, etc).

La subunidad mayor se asocia a la subunidad menor y siempre obtiene una determinada posición.

La estructura tridimensional es producto de interacciones específicas de ciertos dominios de la subunidad menor con la subunidad mayor, y siempre en cierta posición, lo cual nos está diciendo que hay cierta especificidad en cuanto al ensamblaje.

Acá en la figura se puede ver las estructuras tridimensionales de la subunidad mayor y menor, y cómo interactúan. Los factores de traducción van a tener que reconocer ciertas actividades de ese ribosoma.

El ribosoma no es una fábrica de proteínas neutra, donde llegan mRNAs y se traducen, sino que también tiene lugares de señales, que puede modular la regulación de la expresión, teniendo un rol bastante más activo.

Este es el caso de la proteína L13A en procariotes, que no es solo parte del ribosoma, sino que también tiene un rol regulador de la expresión génica.

Entonces, las proteínas están en el ribosoma para que este se ensamble y sea funcional.

Parte del rRNA estabiliza al tRNA

Se ha comprobado que al alterar la región 5S rRNA, se ve que la interacción del tRNA con el ribosoma se ve seriamente afectada. La región 5S rRNA (que es parte de la subunidad mayor del ribosoma) es uno de los lugares de contacto del tRNa cuando se asocia al ribosoma. Se ha visto que hay porciones del tRNA que se unen a porciones del 5S rRNA y en esta posición es donde el tRNA va a ser estabilizado.

Como se piensa, debe de haber un sitio donde debe encajar el tRNA, de manera que en ese momento que el tRNA se “encaje”, se debe dar la interacción mRNA – tRNA. Sabemos que la información de nucleótidos del mRNA va a determinar que tRNA se una y cuando vamos a tener 2 tRNAs contiguos los aminoácidos van a estar muy próximos entre sí y se va a formar el enlace peptídico (ya se verá maaaaaaaaaas adelante… también viene xD seriedad U_U). Lo que hace el ribosoma, es determinar un sitio donde se unan los tRNAs mediados por un mRNA, y que se permita la formación del enlace peptídico. Esa es su función.

Las formas tridimensionales (del mRNA y el tRNA) van a determinar el tipo de interacción por complementariedad, es decir, estas secuencias de mRNA que corresponden a ese triplete (conocido como codón), se van a unir con 3 nucleótidos del tRNA (conocidos como anticodón) por puentes de hidrógeno, siguiendo más o menos la regla de Watson y Crick.

Como esta interacción entre estos tripletes no tiene la energía suficiente para estabilizar la interacción mRNA-tRNA, el ribosoma lo que hace es servir como lugar para que estos tripletes puedan interactuar y estabiliza al mRNA y al tRNA gracias a su entorno provisto de rRNAs y y proteínas. Todo esto permite que una interacción que es relativamente pequeña (e inestable), sea estable.

El tRNA

Se pliega en realidad en 3 dimensiones

El extremo 3’ y 5’se encuentran muy próximos entre sí, a causa del plegamiento.

Brazo del aminoácido:

El extremo 3’ tienen la secuencia CCA (leídos de 5’ a 3’). Estos nucleótidos son añadidos post-transcripcional y no se va a hallar una parte codante para esta secuencia.

Tiene sentido que esta secuencia esté conservada, porque aquí en este extremo 3’ se ve a unir covalentemente el aminoácido.

Las enzimas que catalizan la unión del aminoácido al tRNA reconocen en el centro activo a este trinucleotido del tRNA (CCA) y es ahí donde se va a encajar al aminoácido, formándose el amidoacil tRNA.

Brazo o región del anticodón: porción de 3 nucleótidos del tRNA que interactúa directamente con el codón del RNAm.

Brazo TψC: Se encuentra siempre timina, pseudouridina y citosina. (También contiene guanina)

Brazo D: Se encuentra siempre una modificación de dihidrouridina.

REPRESENTACIÓN TRIDIMENSIONAL DEL tRNA.

Hay una estructura de plegamiento del esquema anterior. Podemos ubicar acá en azul el brazo que contiene timinina, pseudouridina y citosina. Tenemos el brazo en color amarillo que tiene el nucleótido modificado de dihidrouridina. Tenemos la región del anticodón en rojo. Y acá tenemos la región que tiene CCA, donde se carga el aminoácido (en anaranjado).

Como vemos, las regiones que interactúan con el mRNA y con el aminoácido se encuentran alejadas. De esta manera, se estabiliza la estructura del tRNA, el mRNA lo vamos a encontrar en una posición y donde ocurre el enlace peptídico en otra bastante alejada.

ETAPAS DE LA TRADUCCIÓN

Activación de los aminoácidos

Iniciación

Elongación

Terminación

Ensamblaje y procesamiento post-traduccional

PASO 1: Activación de los aminoácidos

(La activación de los aminoácidos se da en el citoplasma)

Lo que va a determinar la secuencia de aminoácidos guiada por un mRNA, no es el mismo mRNA de manera directa, sino que este lo hará a través del tRNA (ya que este será el que se unirá al aminoácido). Por lo tanto, el tRNA debe estar correctamente aminoacilado.

Para 20 aminoácidos distintos, debe haber 20 tRNAs distintos. Cada tRNa debe ser cargado por una tRNA aminoacil sintetasa. Estas enzimas van a unir cada aminoácido a su tRNA específico. Esta tRNA aminoacil sintetasa, al ser una proteína, va a tener 2 lugares específicos para su tRNA y su aminoácido. Tiene una región o dominio bastante grande que reconoce al tRNA específico por su estructura tridimensional (algo reconoce en el tRNA), así como también tiene un sitio para reconocer al aminoácido específico por su estructura.

La unión del aminoácido al tRNA ocurre previa activación

Recordemos que la estructura del tRNA, tiene en su extremo 3’ se tiene 2 citosinas y adenina. Se sabe que esta adenina tiene dos oxidrilos, uno en el carbono 3’ y otro en el carbono 2’.

Una molécula de ATP va a activar un aminoácido y se va a formar un enlace covalente, y un fosfoester entre esta AMP y el aminoácido que va a cargarse al tRNA. Este compuesto aminocil-AMP va a ser en realidad el sustrato que va a unir una aminoacil-tRNA sintetasa, y en el sitio activo va a estar muy próximo a estos 2 oxidrilos de la adenina del tRNA, sea el 2’ o 3’. La formación del enlace covalente entre el aminoácido y la adenosina (en la ribosa), puede ocurrir ya sea en el 2’ o en el 3,’ pero al final terminará en la posición 3’, es decir, si se unió en 2’ va a terminar en 3’ mediante una transesterificación. La aminoacil-tRNA sintetasa va a unir aminoácidos a la ribosa: Las aminoacil-tRNA sintetasas d clase I lo van a hacer al carbono 2’, y las aminoacil-tRNA sintasas de clase II lo van a hacer al carbono 3’.

Lo importante es que al final tenemos un tRNA con su aminoácido específico.

De tal forma que cuando el anticodón se una al codón, el tRNA estará portando el aminoácido que codificaba ese mRNA.

Las aminoacil tRNA sintetasas de clase I y de clase II tienen distintas especificidades. Acá en la figura se ve qué aminoácidos reconocen cada una de las clases de aminoacil-tRNA sintetasas

Lo único importante es que…

Las aminoaci-tRNA sintetasas reconocen aminoácidos

Este aminoácido ingresa al sitio activo (por colisiones aleatorias). Cuando entra al sitio activo, va a haber un “censado” por parte de la proteína y va a haber un tiempo de unión. Ese tiempo de unión va a ser más largo mientras más específica sea la interacción. De tal manera que aquellos aminoácidos que parte de esta especificidad va a depender de que cuál de estas clases de aminoacil-tRNA sintetasas son específicos estos aminoácidos. Hay ciertas restricciones histéricas que impiden por ejemplo que ciertos aminoácidos encajen en el sitio activo (ejemplo histidina y glutamina), lo que le da esa especificidad.

El tRNA es reconocido por la proteína y el aminoácido reconocido en el sitio activo, y se produce el enlace covalente.

Este tRNA aminoacilado ya está disponible para la traducción.

En un experimento in vitro se ha purificado un tRNA y luego se le ha cargado con un aminoácido que no le corresponde, y después este aminocil-tRNA sintético aberrante se ha utilizado como parte de la maquinaria de la traducción, y se ha visto que ese ribosoma al leer un mRNA, incorpora el aminoácido equivocado en el codón correpondiente al aminoácido que originalmente le correspondía. Lo que se está viendo aquí es que quien determina la especificidad de la secuencia de nucleótidos que se va añadiendo es la interacción t-RNA-mRNA. Esto nos da a entender que un paso muy importante es la aminoacilación de t-RNA,ya que el cargar de manera correcta un t-RNA con el aminoácido correcto es fundamental para que tenga la lectura correcta

Hay una aminoacil-tRNA sintetasa por cada aminoácido, pero puede reconocer más de un tRNA, el cual es exclusivo para ese aminoácido. Ejemplo. Puede haber más de un t-RNA que codifique a valina, muy parecidos pero diferentes entre sí al fin y al cabo en alguna parte de su estructura.

Gran superficie de la proteína que entra en contacto con regiones del t-RNA. Acá ven de color rojo a una pequeña molécula que es el aminoácido que será aminoacilado en esa posición. El reconocimiento de esta proteína hacia el t-RNA obviamente tiene una gran superficie de contacto y esa complementariedad le da la especificidad a la aminoacil-tRNA sintetasa por sus t-RNAs que le son propios. En el caso del aminoácido, hemos visto que el sitio activo es más pequeño, con una arquitectura muy estricta y definida, que solamente deja entrar ciertos aminoácidos y otros no, y dentro de los que entran por tamaño la disposición de residuos de aminoácidos en la proteína determina la especificidad por el aminoácido. Se cree que la unión covalente entre el aminoácido y el tRNA produce un cambio conformacional del t-RNA aminoacilado en su estructura. Y a la vez este cambio conformacional hace que se pierda la afinidad del t-RNA aminoacilado por la aminoacil-tRNA sintetasa; dejando libre entonces a esta enzima para que interactúe con otro t-RNA. De esa manera, la aminoacil-tRNA sintetasa está cargando continuamente el t-RNA.

Puede actuar en forma dimérica como se puede ver en la siguiente figura:

PASO 2: INICIACIÓN

(A partir de la iniciación, la traducción se da en el ribosoma)

El mRNA debe ser colocado en una posición tal, de manera que el primer aminoácido sea el que corresponde a la información contenida en ese mRNA. Es decir, un mRNA podía ser leído en cualquier parte, un ribosoma que se une en cualquier parte de un mRNA, daría origen a distintos polipéptidos, todos diferentes entre sí, en tamaño y hasta en secuencia. Por lo tanto es muy importante que en el proceso de iniciación el ribosoma se ensamble en el sitio específico de inicio de lectura del RNAm. Cualquier equivocación nos va a conducir a proteínas equivocadas y/o no funcionales.

En este paso de iniciación, va participar un t-RNA (que en el caso de procariotes está formilado, es decir que tiene formil metionina), la subunidad mayor, la subunidad menor y factores de iniciiación.

Al iniciar las 2 subunidades del ribosoma están disociadas. El mRNA debe posicionarse en el ribosoma en un lugar preciso de tal forma que el triplete AUG, que codifica a metionina, es el primer triplete o codón que va a ser leído. (Toda proteína es sintetizada con un AUG)

En procariotes: Los factores de iniciación 1 y 3 (IF1 e IF3) estabilizan este mRNA y después van a asociarse el tRNA de iniciación, pero para que un tRNA formilado se una al triplete de iniciación, este debe estar asociado a un factor de iniciación 2 (IF2). El IF2 que está unido a GTP, se va a unir al tRNA con formil metionina, formándose un complejo ternario (tRNA, IF y GTP). Una vez que se coloque en el sitio correcto este tRNA iniciador aminoacilado con formilmetionina (en el AUG del mRNA, el cual se encuentra junto a la subunidad menor), los 3 factores de iniciación (el IF1, IF2, IF3) se disocian y se va a producir la asociación de la subunidad mayor, produciéndose el complejo de iniciación ya ensamblado.

Entonces: Vemos como la subunidad menor ha sido importante para ubicar el sitio correcto de iniciación de la lectura del mensaje. Además, se tiene un tRNA de iniciación donde el anticodón de este tRNA que está interactuando con el codón de AUG del mRNA, y tenemos al tRNA con formil metionina y al codón AUG del mRNA en lo que se denomina la posición P.

E, A, P son regiones o dominios, que no corresponden a una proteína específica ni a un aminoácido específico, solo son dominios que incluso están constituidos por proteínas.

Una vez que se ubica el t-RNA aminoacilado en la posición del AUG, ahí recién se adhiere la subunidad mayor del ribosoma.

En la formilmetionina, su grupo amino lo tiene bloqueado por un grupo formilo, que se supone también que eso impide que este extremo sea reactivo, pero hay que tener en cuenta que la iniciación en caso de eucariotes no requieren de una formilación, es una característica de bacterias.

En eucariotes: Hay factores de iniciación equivalentes a los de procariotes, pero los eucariotes tienen mayores factores de iniciación a comparación de los procariotes que son solo 3.

¿Cómo hace la subunidad menor para identificar el sitio de iniciación correcto?

Lo que se ha encontrado es que en el caso de bacterias, existe una secuencia en la región líder del mRNA y que la tenemos en distintos mRNAs, que recibe por consenso el nombre de “secuencia de Shine-Dalgarno”. Cuando observamos esta secuencia de Shine-Dalgarno, vemos que es complementaria al extremo 3’ del rRNA 16S.

Por esta complementariedad de bases el ribosoma puede identificar cuál es el sitio próximo hacia un aminoácido que es metionina, es decir, acá no se codifica ninguna proteína per gracias a esta se identifica en que parte del mRNA está el AUG, que es el triplete de iniciación, el cual codifica a metionina y que en el caso de bacterias estará formilada (formil-metionina).

Código genético.

Traducción e Inhibidores Parte 2

En

la etapa de iniciación el objetivo del complejo de proteínas y el RNA ribosomal

es colocar al mRNA en una posición tal, que el lugar donde corresponde el

triplete AUG, se encuentre en el sitio que va a determinar el primer enlace

peptídico.

En

los eucariotes, existe un CAP en el extremo 5´ y una cola de poli A en el

extremo 3´. Los factores de elongación IF4e, IF4g e IF3 (factores de

iniciación) forman un complejo para interactuar con el ribosoma. Estos asocian

un mensajero que potencialmente tiene información para ser traducido y lo

colocan cerca del lugar de inicio de traducción. Esto se encuentra en la sub

unidad 40 s, la menor del ribosoma eucariote.

En el caso de traducción de procariotes, existe una

formilmetionina unida al complejo de iniciación. En la posición que se denomina

A, se va a encontrar un triplete la cual determinara que aminoacil tRNA se

encuentra unido. Entonces, los aminoacil tRNA que estan en el citoplasma (ya

aminoacilados) van a unirse a un factor de elongación (eFTU) el cual esta

asociado a GTP (genera un complejo ternario). Todo esto genera que el complejo

ternario vaya a ingresar (no por atracción sino por colisión) y si es que se

establecen los puentes de hidrógenos complementarios que estabilizan el

aminoacil tRNA se generará que los dos tRNA estén muy juntos.

En

el momento que se une el tRNA con el mRNA, en una interacción codón – anticodón,

se establece que el complejo ternario se retira con la hidrólisis del GTP

asociado. Ese complejo ternario solo tiene la función de ubicar al aminoacil

tRNA en el sitio A y cuando ya ocurre una interacción específica, se va a

disociar con la hidrólisis de GTP a GDP.

El

factor de elongación necesita ser reciclado esto lo lleva acabo con la ayuda

del eFTS, el TS (temperature stable) y el TU (temperature unstable) interaccionan,

el TU presenta una gran afinidad por el GTP y GDP, el TS llega y cambia su

conformación, haciendo que libere al GDP. Este GDP saldrá para ser fosforilado

nuevamente para dar GTP, el cual al ser asociado con el eFTU – e FTS desplaza

al eFTS, reciclando el complejo eFTUGTP el cual llevará continuamente aminoacil

tRNA al ribosoma, mediante el sistema antes expuesto.

Ya

con eso, se tiene los tRNA juntos, y el siguiente paso es la aparición de

enlaces peptídicos. Los cuales formarán un dipéptido (dipeptidil tRNA). El

catalizador del enlace peptídico es el RNA ribosomal de la subunidad mayor del

ribosoma. Lo cual nos dice que la formación del enlace esta a cargo de una

ribosima.

Es

en el sitio P, donde se forma el enlace peptídico. Y el sitio A, donde se forma

el aminoacil tRNA. Una vez producido el enlace peptídico, existe un tRNA en la

posición P, que ya no tiene el aminoácido. Y mediante otro factor de elongación

(G) permite que el ribosoma se desplace sobre el mensajero, determinando que un

tRNA deasilado se libere dejando el sitio A listo para recibir otro aminoacil

tRNA.

Pregunta.

El tRNA que sale, ¿se recicla?: Si, ese

tRNA será nuevamente asociado a un aminoacil – RNA sintetasa para volver a ser

aminoacilado.

Existe

(para definir el sitio A) un antibiótico llamado la purimicina (experimental

sin valor médico). Este se une al grupo amino, y cuando ingresa al sitio A es

capaz de formar un enlace peptídico, y se trunca debido a su incapacidad de

tener un grupo químico para unir otro aminoácido, dejándonos con un péptido

incompleto. Si este medicamento se une a ribosoma, es porque el sitio A esta

desocupado. Este procedimiento de adición de purimicina para identificar el

sitio A, debe de ser acompañada de la presencia del factor de elongación G, el

cual permite que el sitio A este vacío, dejando espacio para que la purimicina

radiactivamente marcada ingrese al sitio A y se pueda identificar.

El

RNA ribosomal 23 S, tiene una parte involucrada muy cerca del lugar de

formación del enlace peptídico. El ribosoma se va desplazando una y otra vez

hasta encontrar un triplete de terminación o sin sentido (UAA, UAG y UGA), para

los cuales no existe ningún tRNA. Siendo esta la señal para la finalización de

la síntesis del polipéptido. Entran factores de liberación (RF) los cuales

permiten la liberación del péptido que estaba siendo sintetizado (mediante

hidrólisis). En el sitio A ya no hay ningún aminoacil tRNA, en el sitio P se

tiene un tRNA pero sin ningún péptido unido. Se desensamblan los tRNA y las

subunidades, las cuales son reciclados para un nuevo procedo de traducción.

Recordar que: “un mRNA

puede ser leído varias veces en una estructura llamada polisoma, es decir,

leído por varios ribosomas”.

La tetraciclina, la cicloheximida, el clorofenicol y la

estreptomicina son medicamentos comúnmente usados para combatir bacterias

causantes de enfermedades. Estos son mejorados químicamente para mejorar su

eficacia. La tetraciclina inhibe la unión del aminoacil tRNA al ribosoma.

La

cicloheximida afecta la actividad de la peptidil transferasa del ribosoma,

inhibiendo la traducción en eucariotes. El cloranfenicol afecta de igual forma,

pero en organismos procariotes. Pero el cloranfenicol puede afectar con el

tiempo a un eucariote, ya que los ribosomas mitocondriales de los eucariotes

son muy similares a los de bacterias.

La estreptomicina interfiere en la interacción

codón anticodón, esto se especula por la cantidad de errores que presenta una

bacteria tratada con este medicamento.

EL CÓDIGO GENÉTICO

Es de suma importancia la iniciación

para poder definir la proteína que va a ser traducida. Cuando se analizan los aminoácidos

disponibles en la naturaleza, se encontrarán los 20 básicos. Si se sabe que el

paso limitante es la unión del aminoácido al tRNA con la ayuda del aminoacil

tRNA sintetasa, deben de existir 20 aminoacil tRNA sintetasa y 20 tRNAs.

La

primera pregunta que saltó fue cual era el código que dice cual mRNA le

corresponde a cada aminoácido. Como sabemos existen aminoácidos que nosotros no

sintetizamos. Es entonces cuando Crick, mencionó que solo los 20 básicos son

necesarios para conseguir todos los demás.

Crick mencionó que existe una molécula adaptadora, la

cual ayuda la interacción entre aminoácidos y la secuencia de nucleótidos.

Posteriormente, se encontró que esta molécula es el tRNA (extremo anticodón y

extremo aminoacídico que forma el enlace peptídico).

Al

momento de buscar la codificación que se tenia para cada aminoácido, se dieron

cuenta que no podían usar una base para cada aminoácido ya que solo se

codificarían 4 aminoácidos. Entonces se siguió intentando, con pares pero

tampoco se lograban codificar los 20 aminoácidos básicos. Así que se procedió a

agrupar las bases en tríos, logrando 64 combinaciones.

Brener

realizó experimentos muy interesantes utilizando bacteriófagos. Esto demostró

que cuando se causaba una inserción o una deleción, se producían partículas

virales no viables. Cuando se añadían o quitaban dos nucleótidos, seguía el

problema. Pero al insertar o sacar tres nucleótidos se recuperaban el virus en

gran medida. Entonces, se concluyó que había un fenómeno que restituía la

función. Hoy en día se sabe que las adiciones generan un corrimiento de lectura

(ya que la lectura es continua) lo que genera cambios importantes en los

aminoácidos. Pero cuando se tienen 3 nucleótidos añadidos, se vuelve a entrar

en fase.

Como

el mensaje es continuo y sin puntuación, se puede deducir que se tienen 3

franjas de lecturas. Las cuales son diferentes entre sí y las secuencias

polipeptídicas sintetizadas son diferentes.

Con

estos experimentos, se sabía que el código genético debería de ser de 3 bases o

de múltiplo de 3 bases.

Código

genético actual:

Este

esta aplicado a todos los seres vivos sobre la tierra, salvo algunas

excepciones que no tienen mucha divergencia con esta. Estas nos ubican purinas

y pirimidinas. Estas combinaciones nos dejan 64 codones, esto se debe a un

fenómeno de redundancia o degeneración, ya que existen más de un codón o

triplete por cada aminoácido. Esta degeneración no implica que varios

aminoácidos puedan ser codificados por el mismo triplete.

Se

puede apreciar que tanto la primera como la segunda posición las importantes y

características por cada familia. La tercera es bastante flexible y puede

variar. Siendo la segunda aún mas conservada o más fuerte en cuanto a términos

de variación.

Se

observa también, que existen 4 tripletes particulares, estos son el UAA, UAG y

UGA los cuales son los tripletes terminadores o nonsense. El cuarto triplete

particular es el AUG (de metionina) que es con el cual se comienzan todos los

mensajes a ser leídos como polipéptidos. Pero ese aminoácido también puede ser

removido por un procesamiento del polipéptido ya que este procesamiento no es

exclusivo de los mensajeros sino también de las proteínas.

El otro aminoácido

que solo tiene un triplete es el triptófano, el cual su triplete es el UGG.

Esto hace que el triptófano tenga poca frecuencia, por lo que este se encuentra

en proteínas cuya función que no sea tan antigua.

Existen

8 familias en las cuales basta solo un tRNA para leerlas todas. Es decir, el

mensaje puede tener distintas formas en el codón, pero mientras el anticodón la

reconozca, esta podrá ser sintetizada. A pesar que no exista una

complementariedad entre la primera posición del codón y la tercera del

anticodón. Esto da la flexibilidad de no tener la necesidad de tener un tRNA

para cada triplete, ya que es indistinta la base de la posición 3.

Otro

punto interesante es que si se produce una mutación, puede haber un cambio

entre aminoácidos que tengan características fisicoquímicas parecidas. Si esto

sucede se puede decir que este código esta bajo presiones de selección, ya que

se han fijado codones que tratan de mantener lo mas parecido a lo que eran las

secuencias originales.

Existen tripletes que no son canónicos. Ya que existen algunas variaciones en algunos

seres vivos como los tripanosomas. Por ejemplo el UGA en el tripanosoma es un

triptófano cuando en los demás es un triplete de terminación. Estos casos son

aislados por lo que es correcto decir que el código es universal.

Para

poder determinar el número de tRNAs, se ha encontrado que los tRNA

citoplasmáticos tienen la inocina, la cual tiene una perdida de especificidad

por lo cual reconoce A, U y C. Si es que existen familia que presentan estas 3

bases en su tercera posición del triplete, podrán ser leídas solo por

anticodones que presenten inocina.

Se

ha visto que en los seres vivos existen genes que sobrelapan y no

necesariamente están en los mismos planos de lectura. Existen ejemplos a nivel

viral, en los cuales se ve muchos genes que están sobrelapados pero no en la

misma lectura. Un ejemplo de sobrelapes puede ser el siguiente:

Mutaciones

supresoras son mutaciones que dan origen a mutaciones de terminación. Existen

aminoácidos que pueden tener mutaciones sin sentido o de terminación. Se ha

visto que hay organismos capaces de compensar esta terminación, realizando una

mutación de un triplete de terminación reconociendo de esta manera el triplete

de terminación como un triplete normal. El tRNA puede mutar reconociendo de

esta manera el triplete de terminación, con lo que luego encaja un aminoácido y

sigue con la lectura. De esta manera se revierte la mutación.