25. Traduccion

UNIDAD N° 3:

Tema 4:

TRADUCCIÓN 

Profesor Auxilar Auxila r T.C. T.C. Area Biología Departamento Académico de Ciencias - UPAO UPAO

TRADUCCION •

La traducción es el proceso mediante el cual, a partir de un RNAm, se sintetiza una proteína. La secuencia de bases del RNAm contiene la información necesaria para determinar la secuencia de aminoácidos de la proteína.

CARACTERISTICAS a. La cadena polipétidica tiene direccionalidad. Los aminoácidos se van añadiendo a la cadena polipeptídica en crecimiento, empesando por el extremo N-terminal y continuando hacia el extremo C-terminal. b.

Es Reiterativa. Un mismo RNAm, puede estar siendo traducido simultáneamente por varios ribosomas.

c.

Es Selectiva. No todo todo el RNAm se traduce; se descartan los extremos inicial y final, y, en los RNAm poligénicos, también fragmentos intermedios.

d.

Requiere un intérprete o adaptador: La traducción requiere de una molécula que actúe de intérprete o adaptador, esta molécula es el RNA de transferencia (RNAt)

REQUERIMIENTOS DE LA TRADUCCIÓN EN PROCARIOTAS

EN EUCARIOTAS

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Ribosomas

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Ribosoma

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RNAm

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RNAm

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RNAt

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RNAt

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 Aminoacil RNAt sintetasa

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Aminoacil RNAt sintetasa

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IF1, IF2, IF3

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eIF2, eIF3, eIF4, eIF5

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Peptidil transferasa, EFTu, EFTs

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EF1α EF1 α, EF2

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RF

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eRF1, eRF3

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 Aminoácidos

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Aminoácidos

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RNAt - formil metionina

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RNAt(i)-metionina

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GTP

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GTP

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 ATP  A TP

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ATP

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Codon de inicio: AUG

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Codon de inicio: AUG

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Codones de terminación: UAA, UAG, UGA

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Codones de terminación:

Señales de iniciación:

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secuencia Shine-Delgarno

UAA, UAG, UGA Señales de iniciación: secuencia Kozak

Ribosoma •

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La eficiencia de la traducción se incrementa mucho por la unión del RNam y los aminoacil-RNAt al ribosoma. Este organelo dirige la elongación de un polipéptido a una velocidad de 5 aminoácidos agregados por segundo. Estas estructuras complejas se desplazan físicamente a lo largo de la molécula del RNAm y catalizan la unión de los aminoácidos para formar las cadena proteicas. También fijan los RNAt y distintas moléculas accesorias, para la síntesis de proteínas

RNAs

Inicio del mensaje genético Fin

Los 3 tipos de moléculas de RNA llevan a cabo funciones diferentes pero cooperativas en la síntesis de proteínas. Cap

El RNA mensajero (RNAm) transporta la información genética desde el DNA, bajo la forma de una serie de “palabras” en código de tres bases, cada una de las cuales especifica un aminoácido en particular. El RNA de transferencia (RNAt) es la clave para descifrar las palabras del código del RNAm. Cada tipo de aminoácido tiene su propio tipo de RNAt, al que se une para ser  transportado hasta el extremo creciente de una cadena polipeptídica. El RNA ribosómico (RNAr) se asocia con proteínas para formar ribosomas..

Cola RNAm

ETAP ET APAS AS DE D E LA TRADUCCIO T RADUCCION N  Activación de los aminoácidos 1) Iniciación 2) Elongación 3) Terminación Modificaciones postraduccionales

Cada aminoácido se une a su propio RNAt con la ayuda de una enzima específica y ATP.

Iniciación de síntesis del polipéptido. El RNAm, primer RNAt, y las subunidades ribosomales se unen.

Elongación Los sucesivos RNAt agregas sus aa a la cadena polipeptídica cuando el RNAm se mueve através del ribosoma, un codón a la vez.

Terminación El ribosoma reconoce un codon stop. El polipéptido

ACTIVACION DE LOS AMINOACIDOS •

La fijación del aminoácido adecuado al RNAt, es catalizado por una RNAt aminoacil sintetasa específica. Estas enzimas acoplantes unen el aminoácido en el extremo 3 ’ terminal del RNAt, mediante una reacción de dos pasos que requiere ATP:

 Aminoácido + ATP + RNAt RNAt •

Aminoacil-RNAt + AMP + 2 Pi

En esta reacción el aminoácido se une al RNAt mediante un enlace de alta energía, por  lo que se dice que se activa.

1° ETAPA: INICIACION •

Para comenzar el montaje de un complejo bacteriano de traducción tienen lugar interacciones secuenciales entre proteínas específicas, denominadas factores de iniciación (IF), y la subunidad ribosómica menor (30S).

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Luego se une el complejo preiniciación resultante y el RNAt-fMet iMet con el RNAm en un sitio específico, que suele estar ubicado muy cerca del codón de iniciación AUG. Esta unión es asistida por IF 1 e IF3 produce el complejo de iniciación 30S. 30S.

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En la mayoría de las bacterias la subunidad ribosómica menor identifica los codones de inicio mediante interacciones entre el RNAr menor (16S) y una secuencia de 8 nucleótidos en el RNAm denominada secuencia de ShineDelgarno. Delgarno .

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El montaje de un complejo de iniciación 70S completo se logra por la unión de la subunidad ribosómica mayor, un paso dependiente de energía que se obtiene por hidrólisis de GTP unido a IF 2; en este proceso se elimina IF1, IF2GDP y Pi.

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En el complejo, el RNAt iniciador cargado se ubica en el sitio P sobre el ribosoma.

2° ETAPA: ELONGACION •

Se requiere de factores de elongación (EF), para realizar el proceso.

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Los pasos clave de la elongación son la entrada de cada RNAt-aminoacil consecutivo, la formación del enlace peptídico y el desplazamiento o translocación del ribosoma, respecto del RNAm.

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El segundo RNAt-aminoacil ingresa en el ribosoma como un complejo ternario asociado con un EF-Tu-GTP y se une al sitio A sobre el ribosoma.

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Con el RNAt-Met de inicio en el sitio P y el segundo RNAt-aminoacil fijado en el sitio A, el grupo amino del segundo aminoácido reacciona con la metionina sobre el RNAt de inicio, para formar un enlace petídico. Esta paso es catalizado por la peptidiltransferas la peptidiltransferasa a.

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Por último, el ribosoma se desplaza a lo largo del RNAm por una distancia equivalente a un codón, con el agregado de cada aminoácido. Este paso de translocación es catalizado por la EFG-GTP. Después de la unión peptídica el RNAt-Meti, ya sin la metionina activada, se desplaza hacia un sitio de salida sobre el ribosoma y pronto es descartado.

•  Al mismo tiempo, otro complejo ternario portador del próximo aminoácido que se debe agregar, ingresa en el ribosoma y el ciclo continúa.

3° ETAPA: TERMINACION •

Existen dos factores de terminación (liberación) específicos en bacterias; los factores RF1 y RF2, cuyas formas se cree son similares a las de los RNAt (“mimetismo molecular”) actúan por reconocimiento de los mismos codones de detención.

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El factor eRF1 reconoce UAG y eRF 2 reconoce UGA; ambos factores reconocen UAA.

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El tercer factor de liberación RF 3, favorece la escisión del peptidil RNAt, con liberación de la cadena proteica completa..

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Factores de liberación adicionales favorecen la disociación del ribosoma, con liberación de las subunidades, el RNAm y el RNAt para otra ronda de síntesis proteica.

Ciclohexamida (E) Inhibe la actividad peptidil transferasa, pero sólo en ribosomas eucariotas 60S

Polipéptido naciente Sitio de síntesis proteica

Tunel

Polipéptido naciente

Cloranfenicol (P y DNA DNA mit) Se une a subunidad 50S, e inhibe la formación del enlace peptídico

Kirromicina (P) Bloquea la disociación de GDP del factor EF Tu Sitio de síntesis proteica Esquema tridimensional de la síntesis de proteínas en procariotas, mostrando las subunidades 30S y 50S.

Eritromicina (P) Se une a subunidad 50S, y previene movimiento de translocación

RNA m

Pulvomicina (P) Bloque la adición de RNAt-aa al EFTu Ribosoma Procariótico 70 S

Estreptomicina (P) Cambia la forma de la subunidad 30S, causando que eI codón sea leido incorrectamente

TRADUCCION

Tetraciclinas (P y E) Interfiere con la unión del RNat al complejo RNAm-ribosoma

Dirección de movimiento del ribosoma

En el diagrama la flechas negras indican los diferentes puntos en los cuales el cloranfenicol, eritromicina, eritromicina, tetraciclina y estreptomicina ajercen su efecto.

COMPARACION ENTRE LA TRADUCCION EN PROCARIOTAS Y EN EUCARIOTAS •

El código genético en las bacterias y células eucariontes es idéntico, la única diferencia reside en el aminoácido especificado por el codón de iniciación. -

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Una consecu consecuencia encia del hecho hecho de que que las bacterias bacterias y eucariontes eucariontes empleen empleen el mismo código genético es que los genes eucariontes pueden traducirse en los sistemas bacterianos y viceversa: esta característica posibilita posibil ita la ingeniería genética.

La traducción y transcripción ocurren simultáneamente en las bacterias, pero la envoltura nuclear puede separar estos procesos en las células eucariontes.. - La separación física de la transcripción y la traducción tiene importantes consecuencias para el control de la expresión genética y, permite una extensa modifcación de los RNAm..

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Existen diferencias notables en cuanto a los tamaños y la composición de las subunidades ribosómicas de las bacterias y las células eucariontes. Por ejemplo, la subunidad mayor del ribosoma eucariontes contienen tres RNAm, mientras que el ribosoma bacteriano contiene sólo dos. -

Esta diferencia diferencia permite permite que que los antibiótico antibióticos s y otras otras sustancia sustancias s inhiban inhiban la la traducción traducción de las bacterias sin tener efecto sobre la traducción de los genes nucleares eucariontes.

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El RNAm de de las bacterias es de vida corta, en general de sólo s ólo unos pocos minutos, pero la longevidad del RNAm en las células eucariontes es altamente variable y con frecuencia resulta de horas o días.

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Tanto en las bacterias como en las células eucariontes las aminoacil RNAt sintetasas unen aminoácidos a sus RNAt adecuados y la reacción química que se emplea es la misma.

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En el proceso de iniciación, en las bacterias la subunidad menor del ribosoma se une en forma directa a la región que rodea al codoón de iniciación mediante puentes de hidrógeno, entre la secuencia consenso Shine-Delgarno en la región 5’ no traducida del RNAm y una secuencia presente en el extremo 3 ’ del RNAr 16S.

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Por el contrario , la subunidad menor del ribosoma eucarionte se une primero a las proteínas unidas al cap 5’ 5 ’ del RNAm y luego migra sobre el el RNAm, haciendo un barrido de la secuencia hasta que encuentra el codon de iniciación AUG. Participan más factores de iniciación en las células eucariontes. La elongación y terminación son semejantes en bacterias y céulas eucariontes, si bien emplean diferentes factores de elongación y de terminación. En ambos tipos de organismos los RNAm se traducen muchas veces y se unen simultáneamente a varios ribosomas formando polirirribosomas.

INICIACIÓN

ETAPA DE ELONGACIÓN

TERMINACIÓN