Traducción - Traduccion

Traducción
Los elementos
tRNA iniciador
aminoacilado
tRNAs elongadores
aminoacilados
3’
5’
mRNA
Ribosomas
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
El Ribosoma
Subunidad grande
Subunidad grande
Sitio E
Sitio P
Sitio A
Subunidad
pequeña
Unión
del
mRNA
Subunidad pequeña
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
Organización de los mRNA bacterianos
En procariontes los mRNAs son POLICISTRÓNICOS: llevan la
información para VARIAS proteínas que forman parte de una ruta
metabólica. Cada CISTRÓN se traduce de manera independiente
Alberts et al., 3rd ed., p.237
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
Etapas de la traducción v Inicio
v Elongación
v Terminación
Para el inicio de la traducción bacteriana:
v  Las subunidades ribosomales deben estar separadas
v  La subunidad pequeña debe reconocer al mRNA
v  El tRNA aminoacilado (fmet-tRNAmet) debe colocarse en la
posición P de la subunidad ribosomal pequeña
v  Debe ocurrir el reconocimiento codón-anticodón de inicio
v  Se hidroliza una molécula de GTP
v  El proceso es asistido por: Factores de iniciación de la traducción (IF1, IF2, IF3)
Complejos de Inicio (IC) de la Traducción
fMet
4. Se hidroliza
GTP y salen los
IFs.
GTP
IF2
IF3
5’
50S
IF3
mRNA
S-DA
UG
IF1
70S-IC
3. Se une la
subunidad
grande 50S
30S
5’
S-D AUG
3’
fMet
5’
50S
IF3
3’
3’
IF3
5’
fMet
IF1
S-D AUG
1. Interacción entre ShineDalgarno (S-D) y el extremo
3’ del rRNA 16S coloca el
AUG en el sitio P del
ribosoma
S-D AUG
fMet
IF2
3’
30S-Pre-IC
GTP
GTP
IF2
IF3
5’
S-D AUG
2. Se une el
complejo ternario
IF2-tRNAi-GTP
IF1
3’
30S-IC
Listo!!!
FACTORES DE INICIO DE LA TRADUCCIÓN (PROCARIONTES)
Factor
Función
IF1
Previene la unión de tRNAs en el sitio A
de la subunidad 30S
IF2
GTPasa que interacciona con 3
componentes claves durante iniciación: la
subunidad 30S, IF1, y fMet-tRNAif-Met)
IF3
Se une a 30S y evita re-asociación con
50S. Participa en el reconocimiento
codon-anticodon
f-met
5’
aa-tRNA
IF3
IF1
E P A
3’
Organización de los 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 Factores de iniciación de la traducción (eIF)
Los factores eIF4 forman un complejo circularizado con
los extremos 5’ y 3’ del mRNA
met
aa-tRNA
eIF5
eIF3
4A
4G
AUG
5’ mGpppG
4E
eIF1
eIF4E: reconoce el 5’ CAP
eIF4G: une a eIF4E
eIF4A (helicasa)
eIF3 (unido a 40S)
PABP (unido a poli A)
PABP
AAAAAAA
7
3’
50-300 nt
¡Los factores eIF4 NO existen en bacteria! Búsqueda desde 5’ Cap hasta encontrar el primer AUG
en contexto apropiado
+ FACTORES
+ met-tRNAi
+ GTP
Secuencia AUG en contexto apropiado en Eucariontes
Secuencia Kozak:
Purina en posición -3
G en posición +4
El mRNA está
“circularizado”
durante traducción
eucarionte
El tRNA iniciador-Met
Cuando se completa
el inicio, sale eIF2GDP
El factor eIF2B debe
intercambiar GDP por
GTP
1.  Tiene
características
particulares (entra
por el sitio P)
2.  La metionina NO
está formilada
3.  Es unido por eIF2
y GTP (complejo
ternario
Este proceso es inhibido por
diversas condiciones de estrés
(FOSFORILACIÓN de eIF2) para
DISMINUIR la síntesis de proteínas
242
7 Initation of Protein Synthesis
3 IFs
11 eIFs
Separación de subunidades
ribosomales
Unión de tRNA
iniciador (sitio P)
Reconocimiento
del mRNA:
•  Shine-Dalgarno
•  rRNA16S
•  AUG en sitio P
• 
• 
• 
Regeneración de
complejo eIF2-GTP
REGULADA
Reconocimiento
del mRNA:
•  5’Cap
•  Factores eIF4
•  Secuencia
Kozac
Hidrólisis de
GTP
Salida de
factores
Unión
Subunidad
grande
Figure 7.2-1 Pathways of translation
prokaryotes
Protein initiation
Synthesis in
and
Ribosome structure, 2004
v INICIO
v ELONGACIÓN Salida de
tRNAs
desacilados
Cadena
polipeptídica
creciente
Centro PeptidilTransferasa
(PTC)
Centro decodificador
Movimiento del Ribosoma
Para la elongación de la traducción:
ribosomas
mRNA
tRNAs-aa
ENERGÍA (GTP)
FACTORES DE ELONGACIÓN DE
LA TRADUCCIÓN
GTP
GTP
x aminoácido
Los tRNA-aminoacilados entran por el sitio A y salen sin
aminoácido por el sitio E
FACTORES DE ELONGACIÓN DE LA TRADUCCIÓN
Factor
procarionte
Factor
eucarionte
Función
EF-Tu
eEF-1A
Lleva el aa-tRNA al sitio A
disponible; hidrolisis GTP
EF-Ts
eEF-1B
Factor que intercambia GDP por
GTP para EF-Tu/eEF-1A
EF-G
eEF-2
Ayuda a la translocación del
ribosoma exactamente 1 codón;
hidroliza GTP
En cada ciclo de Elongación:
1. Entrada de un aa-tRNA
correcto (sitio A)
•  Interacción codón-anticodón
•  Cambio conformacional
•  Hidrólisis de GTP
EF-Tu - GTP
2. Formación del enlace
peptídico (sitio P)
Ribosoma
3. Translocación (sitio A vacío)
•  Cambio conformacional
•  Hidrólisis de GTP
•  Recorrido 1 codón (3 bases)
EF-G - GTP
Ciclo de recuperación para EF-Tu – GTP
Unión al
ribosoma
tRNA
activo
EF-Ts
a.  Unión a EF-Ts
b.  Recambio GDP
por GTP
c.  Llevar a otro
tRNA-aa
inactivo
a.  Lleva al tRNA-aa
por el sitio A
b.  Reconocimiento
codón/anticodón
c.  Hidrólisis de GTP
El ribosoma (rRNA 23S/28S) realiza la catálisis
RIBOZIMA
Formación del enlace peptídico
Translocación del ribosoma
Estado PRE-translocación
a. 
b. 
c. 
d. 
La cadena peptídica se encuentra unida al tRNA del sitio A
El tRNA en el sitio P se encuentra libre de aminoácido
Entra el factor EF-G – GTP por el sitio A
Se hidroliza GTP y los tRNAs junto con el mRNA se recorren 3 nt
Estado POST-translocación
a.  El tRNA libre de aminoácido sale por el sitio E
b.  La cadena peptídica se encuentra sobre el tRNA en el sitio P
c.  El sitio A está libre para la entrada de un nuevo tRNA aminoacilado
Terminación
ribosoma
mRNA
factores de terminación
GTP
proteína
subunidades ribosoma
mRNA
tRNA libre
Factores de terminación
Bacteria Eucariontes
RF1
RF2
RF3
RRF
eRF1
eRF3
El gasto energético del proceso de traducción
Se hidrolizan 2 GTP´s por cada aminoácido incorporado La hidrólisis promueve cambios conformacionales Cargado de tRNA con su aminoácido 1 ATP /aa TRADUCCION Iniciación 1 GTP (1er aminoácido) Elongación 2 GTPs /aa Terminación 1 GTP POLIRIBOSOMAS
Múltiples ribosomas
que se encuentran
traduciendo el mismo
mRNA
Antibióticos inhibidores de
traduccion
Antibiótico/Toxina Organismo
Función
Tetraciclina
Procarionte
Sitio A subunidad 30S
Cloramfenicol
Procarionte
Centro PTC subunidad 50S
Puromicina
Procarionte/Euca- Centro PTC subunidad 50S
rionte
Eritromicina
Procarionte
Tunel de salida del péptido
naciente
Acido fusídico
Procarionte
EF-G
Ricina
Procarionte
Modifica el RNA en el centro
activador de GTPasa
Toxina de difteria
Eucarionte
Modifica eEF-1A
Cicloheximida
Eucarionte
Translocación del ribosoma
durante elongación
Conociendo la estructura del ribosoma se
pueden diseñar nuevos antibióticos...
Llenar la siguiente tabla como se indica, observar
diferencias y similitudes entre procariontes y eucariontes
INICIO
ELONGACIÓN
TERMINACIÓN
Transcripción Promotor y reconocimiento Escape promotor
procarionte
Reacción
catalizada
¿Cómo se
determina?
Transcripción RNA polimerasas
eucarionte
Promotores y
reconocimiento
Escape promotor
Procesamiento
RNA
¿Cómo se
determina?
Traducción
procarionte
tRNA-iniciador elementos
en mRNA
Factores de inicio
Pasos en cada
ciclo y factores
Hidrólisis GTP
Codones de paro
¿Cómo se libera
la proteína?
Traducción
eucarionte
tRNA-iniciador elementos
mRNA Factores de inicio
exclusivos eucariontes
Reacciones
catalizadas
RIBOZIMAS
mRNA, tRNA, rRNA (características principales en procariontes y
eucariontes)