BIOSINTESIS DE PROTEINAS

BIOSINTESIS DE PROTEINAS
TRADUCCIÓN: Secuencia de ARNm → Secuencia de aminoácidos = Proteína
CÓDIGO GENÉTICO: - Universal
- 4 bases codifican para → 20 aminoácidos (AA)
- Secuencia 3 bases ARNm: codon → 1 aminoácido (AA)
- Los 2 primeros nucleótidos son imprescindibles.
- Muy importante la identificación del nucleótido de inicio.
- Frecuencia de error =<10-4
ESQUEMA GENERAL:
ADN
→
Transcripción
ARNm (lect. 5` a 3`, sínt. 3` a 5`)
→
Proteinas (sínt. NH2 a COO-)
Traducción
- Ribosomas: ARNr y proteinas
- ARNt, asociado a un aminoácido
ARN DE TRANSFERENCIA:
- Nexo entre ARNm y proteína
- Específico para cada AA
Estructura: - Estr. 2ria en Hoja de trébol (mantenida evolutivamente)
- 73 – 93 nucleótidos
- Alg.
Alg bases son no comunes: Dihidrouridina
Dihidrouridina, Inosina
Inosina,…
- Nucleótidos apareados: dobles cadenas
- Nucleót. no apareados: lazos (TψC, DHU, Anticodon)
-Tallo aceptor: extr.3` no apareado (CCA)
es el sitio de unión del AA.
-Estr. tridimensional: L con el tallo aceptor y
el anticodon enfrentados.
- Teoría del balanceo (Ej: alanina: GCU, GCC y GCA)
ACTIVACIÓN DEL ARNt y AMINOACIL-ARNt-SINTETASA
AA-ARNt-Sintetasa
AA
ARNt Sintetasa
- Realiza la traducción prop. dicha
- AA-ARNt: unión éster
-2`o3`de la ribosa de la adenina del ARNt y
COO- del AA:
COO
1)- AA + ATP → AA-AMP + PPi
2) AA-AMP
2)AA AMP + ARNt + PPi → AA-ARNt
AA ARNt + AMP + 2 Pi
Reacción general (1+2)- AA+ ATP + ARNt → AA-ARNt + AMP + 2 Pi
-La
La mayoría del ARNt esta unido a AA.
-Prueba de Lectura: sitio activo (discrimina AA mayores) y
sitio de prueba (elimina AA menores).
- Reconoce secuencia del tallo aceptor y alg. veces también
del anticodon.
RIBOSOMAS
-Complejo
Complejo supramolecular de ARNr y Proteínas
- ARNr función catalítica principal y Proteínas función
estructural.
- Ribosoma (E.Coli):
(E Coli): subs 30S y 50S → 70S
30S: ARN 16S (1500 nucl.) y 21 prot
50S: ARN 5S y 23S y 33 prot.
Eucariotas: 40S y 60S= 80S
- Poseen 3 sitios de unión para ARNt: A, P y E
TRADUCCIÓN:
3 pasos:
- Iniciación - Elongación - Terminación
INICIACIÓN
-Ensamble de ambas subs. del ribosoma, AA-ARNt de iniciación y
ARNm.
ARNm
-Requiere un ARNt específico con Met (formil-Met en Proc.) que
reconoce el codon de iniciación AUG: Secuencia Shine-Dalgarno
((Proc)) o 1er AUG desde 5`-3` ((Euc).
)
- Eucariotas son monocistrónicos y Procariotas son policistrónicos:
una moléc. ARNm → más de una proteina.
p
- 3 factores de Iniciación: IF3 e IF1 se unen a la sub 30S,, IF2 ((tipo
de Prot. G) se une a GTP y permite la unión del AA-ARNt de inic.
al sitio P de la sub.30S, posterior unión de sub 50S y liberación de
factores
ELONGACIÓN
-El ARNm se lee de 5` a 3` y la sínt. de Prot. crece desde NH2 a COO-Comienza en el sitio P con el ARNt de inic. y el sitio A libre.
-Intervienen 2 fact. de elongación: EF-Tu (tipo de Prot. G) que se une a GTP y a un AA-ARNt; EF-Ts cataliza
el intercambio de GDP por GTP del EF-Tu.
-El AA-ARNt se une al sitio A, une la Met de iniciación y de allí se mueve hacia el sitio P desplazando a la
otra molec. de ARNt sin el AA hacia el sitio E →Crecim. de la cadena polipeptídica.
-Enlace peptídico: peptidil transferasa asociada a la sub 50S.
-Interacción codon-anticodon determina el AA-ARNt a ocupar el sitio A.
-El desplaz. del ARNt desde A a P desplaza al ribosoma a través del ARNm
EF-Tu-GTP-AAEF
T GTP AA
ARNt
TERMINACIÓN
-Secuencia finalizadora del codon del ARNm: UAA, UAG, UGA
- 3 fact. de terminación (Proc): RF1 (reconoce UAA, UAG), RF2 (reconoce UAA y UGA) y RF3 (tipo
Prot. G) que une GTP y refuerza las uniones de los otros fact. con el codon de ARNm.
- El heterodímero altera la activ. de la peptidil transferasa: se hidrata el sitio donde actúa la enzima.
- En Euc. hay un solo factor: RRF.
RRF
ANTIBIÓTICOS:
Ó
muchos
actúan inhibiendo la sínt.
de Proteínas
Liberación de RRF, de
subunidades del
ribosoma y de la cad.
polipeptídica.
PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE SINTESIS DE PROTEINAS
EN EUCARIOTAS (E) Y PROCARIOTAS (P).
1- Tamaño de los ribosomas:
E- 80S (40-60)
P- 70S (30-50)
2- AA-ARNt iniciador: E- Met
P- formil-Met
3- Reconocimiento de la Iniciación:E- 1er AUG desde 5`-3`.
P- Secuencia Shine-Dalgarno y AUG.
4- ARNm: E- monocistrónico
P- policistrónico
5- Factores de Iniciación:
E: varios (> de 3).
P: 3.
6- Fact. de Terminación:
E: 1.
P: 3.
COSTO ENERGÉTICO DE LA SÍNT.
SÍNT DE PROTEÍNAS
Por cada AA incorporado a la cadena polipeptídica:
1 ATP → 1 AMP + 1Pi +1Pi --------- Activación ARNt (AA-ARNt-sintetasa)
1 GTP → 1 GDP + 1 Pi …..Iniciación
Iniciación (IF2) (1 x prot)
2 GTP → 2 GDP + 2 Pi …..Elongación (EF-Tu y EFg)
1 GTP → 1 GDP + 1 Pi …..Terminación (RF3) (1 x prot)
ATP: formación de nuevos enlaces
GTP: cambios conformacionales
MODIFICACIONES DE PROTEÍNAS: Cotraduccionales (prot. unidas al ribosoma, durante la
traducción) o postraduccionales.
Desformilación
Glicosilación
Fosforilación
Acetilación
Ca bo ac ó
Carboxilación
Metilación
Hidroxilación
Acilación
Etc…
Glicosilación: unión covalente de uno o varios glicosilos. Se glucosilan proteínas que se van a
secretar o son de membrana, y nunca se da en los procariotas. Co o Postraduccional.
- favorecen o estabilizan la conformación final de la proteína extracelular o de membrana
- aumentan la vida media de la proteína incrementando su estabilidad y su resistencia a la digestión
por las proteasas.
- aumentan la solubilidad en un medio acuoso
- aportan las estructuras que van a reconocer algunos receptores (por ejemplo
ejemplo, los antígenos)
Fosforilación
Postraduccional
Afecta OH de Ser,
y
Thr y Tyr
Acetilación: Introduce
un acetilo en grupo
amino (Met y Lys)
Carboxilación
-En C beta de Asp
pog
gamma
de Glu.
-Carboxi-Asp o carboxi-Glu:
quelantes de Ca
imprescindibles en la
coagulación
Metilación
- Extremo NH2 de Lys
y
o COO- de Glu.
- SAM (S-Adenosil-Lmetionina: donador de
metilos)
PROTEÍNAS ASOCIADAS A MEMBRANAS: Se sintetizan a través de ribosomas
asociados a membranas:
- Procariotas: Membr. Plasmática.
- Eucariotas: Ret.Endoplásmico →Ap.Golgi→Vesículas de excreción.
Ej. Síntesis de una proteína viral asociada a la membrana.
En este proceso algunas de las proteínas celulares
son covalentemente modificadas con otra pequeña
proteína (peso molecular 11 kDa) llamada SUMO
(
(small
ll ubiquitin-related
bi iti
l t d modifier)
difi )
Proyecto proteoma humano
Genoma – constituido por ADN, es el conjunto de genes
Transcriptoma - genes se transcriben en forma de ARN mensajero
Proteoma -conjunto de todas las proteínas obtenidas directamente del ARNm o tras
diversas
d
e sas ttransformaciones
a s o ac o es
Metaboloma -conjunto de los diferentes metabolitos existentes, con diversas naturalezas
químicas
Genómica → Proyecto Genoma Humano → identificación y secuenciación de alrededor de
40.000 genes
Sin embargo,
embargo las proteínas son las verdaderas expresiones funcionales del genoma
Dogma: 1 gen=1 proteína → 1 gen =varias proteínas –
-mecanismos de maduración de ARN y modificación postraduccionales de las
proteínas .
-Relación entre número de proteínas y genes:
1-2 en bacterias
3 en levaduras
6-8 en Humanos (posiblemente)- 40000 genes presentes y
más de 100.000 proteínas conocidas en la actualidad.
PPH: desde abril del 2001 - más de mil millones de dólares de financiación- Objetivos: creación
de un Catálogo general de proteínas humanas (variantes posibles, interacciones entre proteínas y
proteínas o entre proteínas y ácidos nucleicos, mecanismos de acción, etc.)