BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Introducción

La etapa final de expresión de la información genética se produce cuando la información codificada en la secuencia de nucleótidos de ARNm se traduce a la secuencia correspondiente de aminoácidos que constituyen el polipéptido. Esto se llama “síntesis de proteínas”. La traducción ocurre en los ribosomas y requiere ARNt.

El proceso es más complejo en los eucariontes, que se realiza en el citoplasma. Ciertas organelas celulares como los cloroplastos y las mitocondrias también tienen sus propios aparatos traduccionales para sintetizar proteínas codificadas por el ADN.

Los ribosomas son los lugares donde se produce la síntesis de proteínas y están formados por dos subunidades. Sólo los ribosomas que contienen una subunidad grande y una pequeña son competentes para traducir ARNm.

Traducción

Es el proceso de síntesis de un polipéptido por descodificación del ARNm.

Los codones o tripletes del código genético son “palabras” (secuencia de nucleótidos) en un lenguaje que pueden “traducirse” por medio del ARNt a otro lenguaje (secuencia de aminoácidos) conservando el mismo significado.

ARN mensajero (ARNm)

El mensaje mismo es una secuencia lineal de bases del nucleótido. Parte de la secuencia está formada por la región de codificación de ARNm, que contiene los codones que corresponden a la secuencia de aminoácidos de la proteína. Esta secuencia se lee en dirección 5’→3’. El principio de la secuencia se representa por un codón iniciador (casi siempre AUG) y el final de la secuencia de codificación es un codón de terminación (UAA, UGA, UAG).

Hay una secuencia sin codificación en el extremo 5’ que con frecuencia se conoce como frecuencia guía, y parte de esta secuencia interviene en la unión de los ribosomas al ARNm. Todas las moléculas citoplasmáticas de ARNm eucarionte tienen una estructura cap en su extremo 5’. Esta característica interviene en la interacción del ARNm con el ribosoma. También tienen una cola poli(A) para proteger al ARNm de la degradación nucleásica y ayuda a la iniciación de la transcripción.

ARN transferencial (ARNt) y aminoacil-ARNt-sintetasa

Los ARNt actúan como adaptadores entre la información del ARNm basado en nucleótido y la secuencia de aminoácido de la proteína correspondiente. Por lo tanto, los ARNt deben ser reconocidos específicamente tanto por el ARNm (por la interacción codón-anticodón) como por la enzima que fija el aminoácido correspondiente al ARNt (la aminoacil-ARNt sintetasa). Un aminoácido se una a su ARNt correspondiente por medio de una enzima aminoacil-ARNt sintetasa específica y apropiada. El código genético especifica 20 tipos diferentes de aminoácido. Aunque hay varios ARNt diferentes para cada aminoácido, sólo hay una aminoacil-ARNt sintetasa.

La aminoacil-ARNt sintetasa debe buscar y seleccionar el ARNt correcto. Los ARNt correctos para una sintetasa determinada se conoce como sus ARNt emparentados. Los ARNt que corresponden al mismo aminoácido se denominan ARNt isoaceptores.

El proceso de aminoacilación tiene dos funciones generales. Primero proporciona la primera parte del enlace entre el código genético basado en ácidos nucleicos y la estructura de proteínas en que intervienen aminoácidos y, en segundo lugar, “activa” el aminoácido antes de incorporarlo a la proteína.

La aminoacilación se lleva a cabo en dos etapas separadas:

ATP + aminoácidos aminoacil-AMP + PPi H2O 2 Pi

aminoacil-AMP + ARNt aminoacil-ARNt + AMP

El ciclo del ribosoma

Iniciación: Los componentes que se requieren para iniciar el proceso de traducción forman un complejo de iniciación. Estos componentes están en dos subunidades ribosómicas, una molécula de ARNm (alineada correctamente con el ribosoma) y el ARNt iniciador.

Alargamiento: Este es el proceso por el cual, se ensambla la cadena de proteína. El ribosoma se mueve a lo largo del ARNm en la dirección 5’→3’, descodificando cada triplete de codones y ensamblando la cadena de polipéptidos en la secuencia correcta. Los aminoácidos se presentan, en el orden apropiado, a través de los ARNt aminoacilados. Varios ribosomas pueden enlazarse a la misma molécula de ARNm: cuanto más larga es la molécula de ARNm, más ribosomas pueden unirse en toda su longitud. Un ARNm con varios ribosomas unidos a él se conoce como polirribosoma o polisoma.

Terminación: Por último, el ribosoma llegará al extremo de la secuencia de codificación del ARNm, donde encontrará un codón de terminación y se suspenderá el alargamiento. Los componentes de la maquinaria de traducción como el ARNt, las subunidades del ribosoma, otros factores proteicos y el ARNm pueden participar ahora en la síntesis de otra molécula de polipéptido.

Codones de iniciación y los ARNt

Las secuencias de codificación de las moléculas de ARNm en general se inician con el triplete AUG, aunque en bacterias, en algunos ARNm se emplea el codón GUG. En casos raros, otros codones relacionados (AUU, UUG) pueden actuar como señales de iniciación. El AUG codifica a la metionina y es el único codón en el código genético que hace esto; por lo tanto, el codón AUG es confuso y entonces surge un problema, ya que la maquinaria de traducción debe poder discriminar entre los codones AUG que actúan como señales de iniciación y los codones AUG que representan residuos metionina en el interior de la secuencia, de la misma forma que cualquier codón, especifica un residuo aminoácido. La forma en que se lleva a cabo esta discriminación difiere en los eucariontes y en las bacterias.

Diferentes tipos de ARNtMet tratan con las codones AUG “iniciador” e “interno”. En las bacterias, el ARNtMet iniciador transporta formilmetionina, este ARNt se llama ARNtfMet donde el subíndice f indica que transporta formilmetionina (fMet). La síntesis de todas las proteínas en las bacterias comienza con la fMet, aunque el grupo formilo y con frecuencia la metionina, se elimina después de la síntesis de la proteína.

En los eucariontes la situación es distinta. Hay ARNt que identificaron los codones AUG iniciadores e internos, pero el ARNtMet iniciador transporta metionina sin codificar. Asi, los ARNt se denominan ARNti Met (en los codones iniciadores) y ARNtm Met (codones internos). Tabla 1.

BACTERIAS EUCARIONTES

Codón iniciador AUG (GUG) AUG

ARNt iniciador ARNtf Met ARNti Met

ARNt transporta formilmetionina metionina

Etapas que intervienen en la iniciación de la traducción

Los procesos de

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