DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR

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BIOLOGÍA MOLECULAR

Licenciatura en Quimica

Especialidad: Química Médica

 

Tema 15. Síntesis de proteínas

 

1. Introducción (animación)

• Reacción de formación del enlace peptídico

• Catalizador: el mayor complejo ribonucleoproteico de la célula, el Ribosoma

• Velocidad: 3-5 aminoácidos por segundo
  
  
  

• Descubrimiento: observación al microscopio electrónico

• Descubrimiento de la función: localización de aminoácidos radiactivos en la célula

• Los ribosomas constan de dos subunidades

• Composición:

  • rRNAS

  • Proteínas

• La gran semejanza estructural y funcional entre los ribosomas de especies muy distantes sugiere un origen evolutivo común

• Estructura del ribosoma: Sitios E, P y A (Fig 1; Fig 2)(animación)
  
  
  

3. Etapas en el proceso de síntesis de proteínas:

• Iniciación

• Elongación

• Terminación
  

• En la mayoría de los casos se inicia en un triplete AUG

• Primer aminoácido: Metionina

  • Incorporada mediante un Metionil-tRNA (tRNAiMET) distinto al que incorporará futuras metioninas (tRNAMET)

  • En bacterias en lugar de metionina, Formil metionina

• Iniciación en bacterias

  • Factores de iniciación: IF1, IF2 e IF3

  • Complejo de preiniciación: (IF1, IF2 e IF3) + Subunidad 30s

  • Unión al mRNA:

    • Unión al AUG

    • Papel de la secuencia de Shine-Dalgarno

    • La secuencia de Shine-Dalgarno es complementaria a parte del rRNA 16s

  • Asociación de la subunidad grande (50s)

  • El aa-tRNAi queda asociado al sitio P del ribosoma

• Iniciación en eucariotas

  • eIF3 y eIF6 mantienen las subunidades del ribosoma disociadas

  • Complejo de preiniciación: (eIF1, eIF3) + Complejo ternario + Subunidad 40s

    • Complejo ternario: eIF2-GTP + Metionil-tRNAiMET

  • Unión al mRNA:

    • Unión al CAP (extremo 5’ )

    • Movimiento en busca del primer AUG

    • La secuencia de Kozak (5’-ACCAUGG-3’) ayuda a reconocer el AUG de inicio.

    • En ocasiones se reconocen AUG internos: IRES

  • Asociación de la subunidad grande (60s)

  • El aa-tRNAi queda asociado al sitio P del ribosoma

  • Regulación del inicio de la traducción:

    • El complejo eIF2-GDP debe volver a eIF2-GTP

    • eIF2B cataliza el recambio de GDP por GTP

    • eIF2B puede ser inactivado por fosforilación: cesa la síntesis de proteínas.
      
      

• Comienza con el Metionil-tRNAiMET en el sitio P del ribosoma

• Adición secuencial de aminoácidos mediante la lectura de los tripletes del mRNA

• Los aminoácidos entran como aminoacil-tRNAs

• Los aminoacil-tRNAs entran en el sitio A y si existe complementariedad de bases entre codon y anticodon, quedan en el sitio para que se produzca la formación del enlace peptídico

• Factores implicados: Factores de elongación (EF):

  • EF1 (EF-Tu en bacterias) asociado a GTP lleva a los aa-tRNAs al ribosoma

    • Entrada aleatoria de los distintos aa-tRNAs

    • La acomodación al sitio A requiere de la energía aportada por la hidrólisis del GTP asociado a EF1

  • EF2 (EF-G en bacterias) : necesario para la translocación del ribosoma una vez formado el enlace peptídico

    • La hidrólisis del GTP aporta la energía necesaria para el movimiento

    • El sitio E queda ocupado por un tRNA sin aminoácido

    • El sitio P queda ocupado por el péptido

    • El sitio A queda vacío

• Ocurre al llegar a un codon de terminación: UAG, UGA UAA

• Factores implicados: Factores de terminación (Release factors): RF

  • RF1 y RF2 reconocen los codones de terminación

• En las enzimas los centros activos son “huecos” en la superficie en los que existen una serie de grupos (cadenas laterales de los aa) que participan en la reacción

• En los ribosomas el sitio catalítico para la formación de enlaces peptídicos está formado por el rRNA 23s:

  • Se genera un bolsillo con una estructura muy precisa en el que se orientan con mucha precisión los grupos que van a reaccionar

  • El anillo nitrogenado de una adenina permite una catálisis de tipo ácido-base (en proteínas lo haría el grupo imidazol de una histidina)

  • El pK habitual de este grupo (3,5) cambia a aproximadamente 6 como consecuencia del entorno en que se encuentra y ello permite la catálisis.