Tema 5.6. Biosíntesis de proteínas

El flujo de la
información genética:
TRADUCCIÓN
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
•
Dirigida por un molde de mRNA
•
Tres fases: iniciación, elongación de la cadena y terminación
•
Fase preliminar: formación de un precursor activado
Aminoacil tRNA
•
Maquinaria de síntesis compleja: ribosomas y factores secundarios
RIBOSOMAS
RNA ribosomal
Proteínas
Estructura
secundaria de un
ARN ribosómico de
16S
Estructura secundaria de RNAs ribosómicos de 23 y 5S
Estructura tridimensional de un ARN ribosómico de 16S
Composición del
ribosoma
procariótico
L1, L2…L31
2904 nt
120 nt
S1, S2…S21
1542 nt
Importancia del RNA ribosomal
• Se pueden omitir algunas proteínas durante la reconstitución in vitro
de la subunidad 30S, lo que provoca disminución de la actividad pero
no pérdida total de funcionalidad
• Una secuencia del rRNA de 16S selecciona el lugar de iniciación en
el mRNA
• Una base del tRNA está apareada con una base del rRNA de 16S en
una secuencia de 14 nucleótidos idéntica en todos los rRNAs
secuenciados (mas de 1000)
• El extremo aceptor 3’ del tRNA interacciona con una región
conservada del rRNA de 23S
• Ribosomas casi desprovistos de proteínas aun pueden catalizar la
formación de enlaces peptídicos
• La mayoría de antibióticos que interfieren en la síntesis de proteínas
lo hacen por interacción específica con el rRNA y no con las proteínas
Estructura del ribosoma de E. Coli
La síntesis de proteínas transcurre desde el extremo amino al carboxilo
H2N-CH-COOH + H2N-CH-COOH
|
|
R1
R2
H2N-CH-CO-HN-CH-COOH
|
|
R1
R2
H2N-aa1-aa2-aa3……….aan-COOH
Proteína ya sintetizada
antes de añadir el aa
radiactivo
Proteína
sintetizada
después de
añadir el aa
radiactivo
El mRNA se traduce en la dirección 5’ a 3’
Formación del complejo de
iniciación de la síntesis de
proteínas procariótica
Factor ¿Une GTP?
Función
IF1
No
Promueve la
disociación del
ribosoma de 70S
IF2
Si
Ayuda a la unión
del tRNA iniciador
IF3
No
Similar a IF1
Formación del complejo de
iniciación de la síntesis de
proteínas procariótica
Secuencia de Shine-Dalgarno
5’ ...AGGAGGU...mRNA
3’... UCCUCCA... rRNA 16S
Interacción entre el mRNA y el rRNA
Estructura de la formil-metionina
Síntesis del metionil-tRNAf
Formilación del metionil-tRNAf
El complejo de iniciación
en procarioticos
(Resumen)
Comienzo de un ciclo de elongación
Factores de elongación: EF-Tu
EF-Tu transporta los aminoacil-tRNAs al sitio A
del ribosoma
EF-Tu protege de la hidrólisis al aminoacil-tRNA
Sólo hidroliza su GTP si el apareamiento codonanticodon es correcto: fidelidad en la síntesis
No reconoce fMet-tRNAf pero sí todos los demás
Factores de elongación: EF-Ts
EF-Ts participa en el reciclado de
EF-Tu, cargándolo nuevamente
con GTP
Elongación de la cadena proteica: formación del enlace peptídico
Centro peptidiltransferasa
Proteínas L2 L3 L4 L15 L16
rRNA de 23S
Elongación de la cadena proteica: translocación
EF-G participa en
la translocación
Mimetismo Molecular
Resumen de
la elongación
Sitios importantes en el ribosoma
Terminación de la síntesis de proteínas procariótica
Acoplamiento
transcripción-traducción
en procariotas
Elementos de iniciación en el mRNA eucariótico
A CCAUGG (Secuencia consenso de Kozac)
G
Formación del complejo de iniciación en eucarióticos
Formación del complejo de iniciación en eucarióticos
Formación del complejo de iniciación en eucarióticos
Síndrome X frágil (trastorno mental hereditario)
Cáncer de próstata y otros tumores
Factores de iniciación eucarióticos
Elongación y terminación en eucarióticos
Nombre Equival.
Procar.
EF1α
EF1β
EF2
eRF1
Función
EF-Tu
EF-Ts
EF-G
Con GTP unido coloca los aa-tRNAs en el sitioA
Recicla EF1a sustituyendo GDP por GTP
Translocación
RF1
RF2
Reconoce codones de terminación
Antibióticos inhibidores de la síntesis de proteínas
Estructuras de algunos
antibióticos inhibidores de
la síntesis de proteínas
Tetraciclina: Inhibe la unión de
los aminoacil tRNAs al ribosoma
bloqueando así la traducción
Estreptomicina: Interfiere con el apareamiento normal de los aminoacil tRNAs con
los codones del mRNA, causando errores
en la lectura y, por tanto proteínas aberrantes
Eritromicina: Se une a un sitio
específico del rRNA de 23S y
bloquea la elongación interfiriendo
en la fase de translocación
Estructuras de algunos
antibióticos inhibidores de
la síntesis de proteínas
Cloranfenicol: Bloquea la elongación,
actuando como un inhibidor competitivo
de la actividad peptidiltransferasa. El
enlace amida (en azul) imita un enlace
peptídico
Semejanza entre la puromicina y un aminoacil-tRNA
Puromicina: Causa terminación prematura de la síntesis, ya que se parece al extremo 3’
de los aminoacil-tRNAs. Por tanto, entrará en el sitio A y se le transferirá la cadena
polipeptídica en crecimiento, pero su débil unión al ribosoma causará su liberación
prematura
Toxina
diftérica
Corynebacterium
diphtheriae
Diftamida
eEF2
EF-G
Translocación
Glicosilación de proteínas
El donante de azúcares a las glicoproteínas: dolicol fosfato
Adición progresiva de
azúcares al dolicol fosfato
Tranferencia del oligosacárido desde el dolicolfosfato
a la cadena lateral de asparagina
Asn-X-Ser
Asn-S-Thr
Oligosacárido rico en manosas
Oligosacárido complejo
Glicoproteínas de la
superficie celular como
receptores víricos
Procesamiento cotransduccional
en el retículo endoplásmico
SRP=1 RNA (300 nt) + 6 proteínas
Péptidos señal de varias proteínas
Acción de la partícula de reconocimiento de la señal
Inserción de proteínas de membrana mediante
secuencias de transferencia de bloqueo
Señales de
proteínas
destino
de
algunas
De retención en RE: Lis-Asp-GluLeu-COOH
(de devolución de Golgi a RE)
De tránsito a los cloroplastos:
similares a las de las Mitocondrias.
Varios
compartimentos:
varias
señales
Peroxisomas: Ser-Lis-Fen-COOH
Nucleares: Lis-Lis-Lis-Arg-Lis (hay
otras)
Señales y translocación en las mitocondrias
Chaperonas
Familia Hsp60
GroEL (en el citosol bacteriano)
Hsp60 (en la matriz mitocondrial)
Proteína que se une a Rubisco
(en cloroplastos)
Proteínas Hsp70
Hsp70 (en el citosol de
mamíferos)
BiP (en el RE de eucariotas)
Grp75 (en mitocondrias)
DnaK (en el citosol bacteriano)
Proteínas Hsp90
Hsp83 (en el citosol de eucariotas)
Grp94 (en el RE de mamíferos)
HtpG (en el citosol bacteriano)
Otras
Proteína isomerasa de puentes
disulfuro
Peptidil-prolil-isomerasa (PPI)
Ciclo de acción de la
chaperona BiP
Complejo GroEL-GroES
Ciclo de funcionamiento del complejo GroEL-GroES