METABOLISMO DE PROTEÍNAS 2

AM Ronco PhD

La proteína dietaria se hidroliza a aa, luego se reconvierte a proteínas endógenas por TRADUCCION

Excreción de N

Proteina dietaria

Pool aminoácidos

Proteinas endógenas

a-cetoácidos, NH3

glucosa, lípidosenergía

Otros compuestos N

urea

TRADUCCION

Digestión y absorción

Cómo se alinean los nucleotidos en el mRNA templado?

Experimentos (síntesis de proteínas in vitro):

1) Extracto celular + polímero poli U (UUUUU) + sistema de síntesis in vitro

Producto: polímero con un solo aminoácido: fenilalanina

2) Extracto celular + polímero poli UG + sistema de síntesis in vitro

Producto: polímero con 2 aminoácidos: GUG UGU GUG UGU……y así sucesivamente

CÓDIGO GENÉTICO

Características del Código Genético:

1. Cada codón está formado por 3 nucleotidos

2. Un codón = un aminoácido

3. Algunos aminoácidos son codificados por más de uncodón: redundancia

4. Hay solo un codón de iniciación: AUG: metionina

5. Posibilidades: 43 = 4 x 4 x 4= 64De ellos, 61 codifican para algún aminoácido3 codones son de término: UAA UAG UGA

6. El código es universal

Qué factor determina cuál aminoácido se agrega a la cadena en la síntesis proteica??

Existe un adaptador que reconoce a los nucleotidos y a los aminoácidos al mismo tiempo:RNA de transferencia: tRNA

Cada tRNA transporta un aminoácido: tRNAgli tRNAala, etc

Se han encontrado 31 tRNA diferentes

tRNA

Funciones de los tRNA:

1.- Unir covalentemente un aminoácido al tRNA que contiene una secuencia de nucleotidos (anticodón) complementaria al codón que especifica ese aminoácido sobre el mRNA

2.- Activar al aminoácido generando un enlace altamente energético en el extremo COOH para que reaccione con el aminoácido siguiente en la secuencia de la cadena y forme el enlace peptídico

Activación del aminoácido

Ocurre en 2 etapas en el citosol

AA + ATP AA ~ AMP + PPi

AA ~ AMP + tRNA AA ~ tRNA + AMP

AA + ATP + tRNA AA ~ tRNA + AMP + P ~ Pi

G = 0 P ~ Pi

Pi + Pi + E

H2O

Funciones de la aminoacil- tRNA sintetasa

1.- Cataliza la unión del AA a su correspondiente tRNA

2.-Posee un sitio de hidrólisis del aminoácido incorrectoque asegura la fidelidad en la unión del aminoácidocorrecto a su correspondiente tRNA

Corrector de prueba

Isoleucyl-tRNA synthetase

Isoleucyl-tRNA synthetase

Isoleucyl-tRNA synthetase

Isoleucyl-tRNA synthetase

Isoleucine + ATP Isoleucyl-AMP Isoleucine-tRNAiso

tRNAiso AMP

Muy eficiente:100%

Valine + ATP Valyl-AMP Valine + tRNAiso

Almost completehydrolysis

tRNAiso AMP

Muy ineficiente:1%

Mecanismo corrector de prueba de la aminoacil-tRNA sintetasa

Una vez activado el aminoácido (unido al tRNA)

el tRNAaa difunde al ribosoma y comienza el

CICLO del RIBOSOMA

Iniciación

Elongación

Término

Componentes de la maquinaria biosintetizadora:

1.- mRNA2.- Aminoácidos3.- Energía4.- tRNA5.- Ribosomas (rRNA)6.- Extracto celular (enzimas, factores solubles:

factores de iniciación (eIF) , elongación (eEF),término.

Iniciación

Elongación

Término

Qué funciones cumplen los aminoácidos en la síntesis proteica???

Cysteine + tRNAcys HS-CH2-C-C-O-tRNAcys

AMP + 2Pi NH2Cys-tRNAcys

Raney Nickel

H-CH2-C-C-O-tRNAcys

Ala-tRNA cys

Cysteine tRNASynthetase

ATP + H2O

H O

H O

NH2

Cys

Ala

Modificación química de Cys

Pro Leu Cys Gly Asp Glu Lys Cys

Pro Leu Ala Gly Asp Glu Lys Ala

Proteína normal formada durante la síntesis in vitro

Proteína anormal formada durante la síntesis in vitro

tRNAcys

tRNAcys

Ala unida a tRNAcys

Destino de las proteínas que se están sintetizando:

RER, Golgi, membrana plasmática, secreción

Mecanismos de Control de la síntesis proteica

- Estado fisiológico

Bajo condiciones fisiológicas la etapa limitante

es la INICIACION

Control de la iniciación por modificación Covalente: Fosforilación y defosforilación

Lisado de reticulocitos: en ausencia del grupo HEMo stress

inhibición síntesis proteica

se activa 1 factor HRI: proteína kinasa que fosforila eIF2 inhibición

+ HEM se revertía inhibición (fosfatasas)

Componentes proteicos de la maquinaria traduccionalque son fosfoproteínas

Proteína ProteínaFactores Iniciación Factores Elongación

eEF1eIF2 eIF2 inhibe

eEF2 inhibe

eIF2BeIF3 Prot ribosomaleseIF4B S6 activaeIF4FeIF5 Aminoacil tRNA sintetasa

AspRS

http://www.wisc-online.com/objects/index.asp?objID=AP1302

Síntesis proteica

Expresión génica completa

http://www.lewport.wnyric.org/jwanamaker/animations/Protein%20Synthesis%20-%20long.html

http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter15/animations.html

Procesamiento información génica: bacterias-eucariontes

Traduc.mov

peptido señal.mov

Regulación hormonal del Metabolismo de Proteínas

Ann Rev Nutrition 1997

* Kee et al, 2003: no observó respuesta aguda de I sobre sistema UP enanimales ayunados y realimentados

*

Regulación de la síntesis de proteínas por Insulina ( a nivel de la iniciación)

Se activa una cascada de señales via PI3K, PKB y GSK3 que inhibe la fosforilación de eIF2B activándolo; eIF2 intercambia GDP por GTP activándose y permitiendo la unión de eIF2 al tRNAMet y posteriormente a la subunidad 40 S

Proud, Biochemical Society Transactions (2006) Volume 34, part 2

(+)

(kinasa que fosforila a eIF2B)

Unión de mRNA a subunidad 40 S requiere varios factores de iniciación La formación del complejo inicial entre eIF4E-eIF4G

4E-BP1 (prot de unión a eIF4E)

eIF4E ----- -eIF4G (subunidades del complejo eIF4F)

Regula esta unión

Al unirse eIF4E a 4E-BP1, el 1º no se puede unir a eIF4G demodo que 4E-BP1 es un inhibidor de la unión de eIF4E –mRNAa la subunidad 40S y no se inicia la traducción.

4E-BP1 se regula por fosforilación de modo que si 4E-BP1 está fosforilado, no se une a eIF4E y este está libre para unirse a eIF4G y activar la traducción.

Después de una comida p4E-BP1 INICIACION(+)(+) activa fosforilación

Regulación de la síntesis de proteínas por I ( a nivel de la kinasa mTOR)

Activación de la síntesis proteica por Insulina a través de PI3K y mTOR

-Inactivación de 4E-BP1 con la consecuente formación del complejoeIF4E-eIF4G y activación de la síntesis

-Reclutamiento de tRNAmet y mRNAsal ribosoma

-Aumenta la traducción de mRNAs específicos

- Activa S6Ks

- Inactivación de la kinasa de eEF2y consecuente estimulación de eEF2:Aumenta la elongación proteica

Nutrientes

mTor fosforila a 4E-BP1 lo que resulta en la activación del complejo eIF-4F yaumento de la traducción de mRNAs maduros

Activación a nivel del complejo eIF-4F

mTOR fosforila y activa la S6K1 lo que resulta en una traducciónaumentada de los mRNAs maduros

Activación a nivel de S6K

Regulación de la síntesis proteicapor I, aa y status E

Ejercicio

Kadowaki y cols, 2003

Proteínas asociadas a la membranadel autofagosoma

Regulación coordinada de síntesis y degradación por aminoácidos e Insulina

Kinasa, se inactiva en ayuno

---- síntesis de proteínasdegrad. de prot

Forbes et al, 2012