inicio de la traducción eucarionte

Transcripción y Traducción en Procariontes vs. Eucariontes
Etapas de la traducción
Iniciación
Elongación
Terminación
Primer Paso requerido para la Traducción: Tener
tRNAs aminoacilados correctamente
1. Formación de
aminoacil-adenilato
2. Síntesis de aminoacil-tRNA
1 ATP!
Activación del aminoácido antes de su unión al tRNA. Esta activación se realiza
por la aminoacil tRNA sintetasa y ATP para dar lugar a un Aminoacil
Adenilato (aminoacil AMP)
Especificidad de las aminoacil-tRNA
sintetasas
Fidelidad del código genético!
Visualización del tRNA unido a una
aminoacil tRNA sintetasa
Existe un mecanismo de corrección tanto para el
tRNA como para el aminoácido
Aminoácidos similares pasan por un doble filtro en las aa-tRNA sintetasas
Isoleucil – tRNA sintetasa
Leu es demasiado grande para
el sitio activo de síntesis
Ile cabe en el sitio de síntesis
pero no en el de edición
Val cabe en el sitio de síntesis y
en el de edición por lo que es
eliminado
Hay dos clases de aa-tRNA sintetasas dependiendo del grupo que
inicialmente se aminoacila
I
II
Se considera que ancestralmente las
aa-tRNA sintetasas funcionaban en
forma de dímero, de ahí la orientación
de sus sitios activos hacia 2’OH y
3’OH de la ribosa
Existen dos tRNAs para Metionina, uno iniciador y
otro elongador
El fMet-tRNA iniciador tiene
características especiales
En la mitad de los casos, la
metionina es removida de
la proteína
Reconoce los codones AUG ó GUG
Algunas características del código
genético
-61 codones para aminoácidos, 3 codones de paro
-Hay aproximadamente 40 tRNAs diferentes para los 61
codones (hipótesis del bamboleo)
-Hay 20 aminoácidos y 20 aminoacil-tRNA sintetasas
-El código genético es degenerado
-Enlace tangible entre biosíntesis de aminoácidos y
metabolismo primario
Si la secuencia del mRNA se lee por tripletes existen tres posibles marcos de
lectura. ¿Cómo saber cuál de los tres es el correcto?
¡ Se define por el codón de inicio AUG !
Estructura del RNA mensajero: Procariontes vs. Eucariontes
Alberts et al., 3rd ed., p.237
En bacterias la selección del codón de inicio AUG se realiza por
interacción entre el mRNA y rRNA 16S (subunidad 30S del
ribosoma)
Shine-Dalgarno
5´AGGAGGU3´
Interacción de Shine-Dalgarno con el rRNA 16S
En eucariontes el mRNA para traducirse es reconocido por
el CAP (7mGpppG)
Funciones:
Protección (5’exo)
Procesamiento
Exportación
Traducción
Entorno del codón de inicio AUG
En eucariontes: el primer AUG que permita pausar
el ribosoma debe tener un entorno adecuado
5’CAP
40S
.....C C
A
G
C
consenso
C
A U G
G
El ribosoma: máquina molecular
Ribosoma: 2 subunidades desiguales unidas débilmente,
formadas por polímeros de alto peso molecular, de estructura
compacta
Traducción: lectura consecutiva de tripletes en el mRNA que
permiten síntesis concomitante de una cadena polipeptídica
El ribosoma realiza 3 funciones:
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
Para el inicio de la traducción:
 Las subunidades ribosomales deben estar separadas
 La subunidad pequeña debe reconocer al mRNA
 El tRNA aminoacilado (fmet-tRNAmet o met-tRNA) debe colocarse en
la posición P de la subunidad ribosomal pequeña
 Debe ocurrir el reconocimiento codón-anticodón de inicio
 Ocurre hidrólisis de al menos una molécula de GTP
Factores de iniciación de la traducción IFs (bacteria)
o eIFs (eucariontes)
INICIO DE LA TRADUCCIÓN PROCARIONTE
IF1
IF2
IF3
50S
30S
[Mg2+]
AUG
3
3
1
GDP
2
fMet
+
Shine-Dalgarno
3
1
fMet GTP
2
3
1
AUG
complejo de
inicio de la
traducción
fMet GTP
+
2
fMet GTP
2
3
1
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’
INICIO DE LA TRADUCCIÓN EUCARIONTE
60S
eIF1A
eIF2
eIF3
eIF4
eIF5
40S
[Mg2+]
+
Met
3
4
Met GTP
1A +
2
AUG
4
5
1A
2
3
4
Escaneo para
buscar el AUG
GDP
Met GTP
5 2
3
1A
AUG
3
Met GTP
5 2
4 3
1A
AUG
complejo de
inicio de la
traducción
Met GTP
2
3
1A
Se forma un complejo circularizado con los extremos 5’ y 3’
del mRNA
Los factores eIF4 NO existen en bacteria
Ocurre un escaneo de la región 5’ no traducible hasta
encontrar el primer AUG en contexto apropiado
eIF4A: helicasa; utiliza
ATP para deshacer
estructura secundaria en
el mRNA y permitir paso
de 40S
Para regenerar eIF2•GTP que se une a tRNA-met para
iniciar traducción, se requiere el factor eIF2B
eIF2B
intercambia
GDP x GTP
en eIF2
eIF2•GDP
Resumen inicio de la traducción en eucariontes
Complejo 43S
eIF3-eIF4G
Complejo 48S
Elongación
ribosoma
mRNA
tRNAs-aa
factores de elongación
GTP
GTP
x aa
Factores de
elongación
Bacteria
EF-Tu
EF-Ts
EF-G
Eucariontes
eEF-1
eEF-1
eEF-2
1. Posicionamiento del aa-tRNAaa
elongador correcto (EF-Tu/eEF-1 )
2. Hidrólisis de GTP y cambio
conformacional.
Para regenerar EF-Tu•GTP se
requiere EF-Ts
Formación del enlace
peptídico
Bacteria
Eucariontes
Actividad peptidil transferasa del
RNAr 23S (Bases conservadas en
todos los organismos)
3. Ataque nucleofílico amino del aa2 al
carboxilo del aa1
4. Posicionamiento del péptido sobre
el tRNA del sitio A
1. El N3 del anillo de la adenina (2486,
bacteria) sustrae un protón del
grupo amino del aa entrante
proporcionando el ataque
nucleofílico al carbonilo del aa unido
al tRNA en el sito P.
2. El N3 protonado estabiliza el
intermediario del carbono
tetrahédrico formado en el sitio P/A
por puente de H con el oxianión
3. El protón es transferido del N3 al
3’OH del tRNA en el sitio P para
transferir el polipéptido al sitio A
Translocación
Bacteria
Eucariontes
EF-Tu
EF-Ts
EF-G
eEF-1
eEF-1
eEF-2
5. Entrada de EF-G/eEF-2
6. Hidrólisis de GTP
7. Cambio conformacional y
desplazamiento
ciclos de elongación
Terminación
ribosoma
mRNA
factores de terminación
GTP
proteína
subunidades ribosoma
mRNA
tRNA libre
Factores de
terminación
Bacteria Eucariontes
RF1
RF2
RF3
RRF
IF3
EF-G
eRF1
eRF3
eRF1 utiliza agua para hidrolizar el péptido
Modelo de terminación propuesto para
bacteria
Moleculas que unen el mismo
sitio en el ribosoma
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
Elongación
Terminación
1 GTP (1er aminoácido)
2 GTPs /aa
1 GTP
Resumen RIBOSOMA
Centro peptidil transferasa (PTC)
A: aceptor
P: peptidil
E: salida (exit)
Centro activador
de GTPasa
Centro decodificador