BIOLOGÍA MOLECULAR

Dr. Sigifredo Arévalo Gallegos

EL PROCESO DE LA TRADUCCIÓN

TEMA 6 – 6.1.5

Tema 6 – 6.1.5

Indice

6. Traducción.6.1 Componentes del aparato traduccional.6.1.1. RNA mensajero.6.1.2 RNA ribosomal y ribosomas.6.1.3 RNAs de transferencia.6.1.4 Aminoacil tRNA sintetetasas.6.1.5 Factores de traducción.

Tema 6 – 6.1.5

Resultados de aprendizaje

Comprender la función y las principales características de los componentes celulares y moleculares que participan en la síntesis de proteínas en bacterias y en organismos eucarióticos.

Tema 6 – 6.1.5

Errores más frecuentes• Idea: un gen, una proteína• Dar mayor o menor importancia a la

traducción dentro del dogma central • No contemplar que en diferentes sistemas

biológicos puede haber variantes en el mecanismo de traducción

• Olvidar que varios factores pueden desempeñar una función conjunta

• Confundir las funciones de cada elemento traduccional (RNAs y proteínas).

• Confusiones con diferencias de términos entre bibliografías

• Creer ribosoma = rRNA• Dificultades para usar el código genético

• Participación coordinada de:– mRNA.

– tRNA.

– Aminoácidos.

– Ribosomas.

– Factores de traducción.

– Nucleótidos trifosfato. (ATP y GTP)

– Aminoacil tRNAs.

Componentes de la maquinaria de traducciónal

Tipos de RNAs

tRNA:•Aporta los aa’s para la síntesis de proteínas

•20% del total de RNAEn citoplasma 75-95 nucleótidos

tRNA:•Aporta los aa’s para la síntesis de proteínas

•20% del total de RNAEn citoplasma 75-95 nucleótidos

rRNA: Componentes del ribosoma

75% del total de RNA

En citoplasma

rRNA: Componentes del ribosoma

75% del total de RNA

En citoplasma

mRNA: Portador de código genético para las proteínas5 % del total de RNAEn citoplasma600-3000 nucleótidos

mRNA: Portador de código genético para las proteínas5 % del total de RNAEn citoplasma600-3000 nucleótidos

hnRNA heterólogo nuclear precursor de mRNA

snRNA: pequeño nuclear procesamiento y ensamblaje del pre-mRNA

snoRNA pequeño nucleolar procesamiento y ensamblaje del rRNA

siRNA pequeño interferente Degradación de otras moléculas de RNA

miRNA microRNA inhibe la traducción del mRNA

hnRNA heterólogo nuclear precursor de mRNA

snRNA: pequeño nuclear procesamiento y ensamblaje del pre-mRNA

snoRNA pequeño nucleolar procesamiento y ensamblaje del rRNA

siRNA pequeño interferente Degradación de otras moléculas de RNA

miRNA microRNA inhibe la traducción del mRNA

ProcariotasProcariotasProcariotasProcariotas EucariotasEucariotas

Transporta la información genética transcripta desde el DNA

hacia los ribosomas para la síntesis de proteínas

mRNA

mRNAs procarióticos y eucarióticos

Procariotas Eucariotas

Se transcribe y traduce en el citosol

La traducción puede iniciar sin terminar la transcripción

Su vida media es corta (minutos)

Se transcribe y madura en el núcleo y se traduce en el citoplasma

Hay transformaciones previas para obtener un mRNA maduro

Vida media prolongada (min-horas)

Características del mRNA

tRNA

Nomenclatura de tRNA:Especificidad = tRNA Phe

tRNA´s sinónimos = tRNA Phe1, tRNA Phe2

tRNA activado = Phe-tRNA Phe1, Phe-RNA Phe2

Particularidades:

• Estructuras de hoja de trébol.

• 4 Brazos principales.

• Tienen bases adicionales.

• Las estructura de todos los tRNA son similares.

• Cada tRNA transporta un aa.

• En la célula hay de 50-70 tRNA:

– tRNA isoaceptores.

Molécula que transporta los aminoácidos al ribosoma e

interactúa con el mRNA

tRNAs

Bases modificada

s en el tRNA

Estructuras del tRNA

Estructura del splicing de un precursor de tRNA

Activación de tRNAs y apareamiento codón-anticodón

Nomenclatura de aa-tRNAs:• Valil-tRNA sintetasa.• Fenilalanil-tRNA sintetasa.• Glicil-tRNA sintetasa…….

                  

Activación de tRNAs porAminoacil- tRNA sintetasas

Reconocimiento de tRNA por Aspartil tRNA sintetasa (AspRS) y arginil tRNA sintetasa.

Reconocimiento de un tRNA por su Aminoacil tRNA sintetasa

Actividad de hidrólisis para la edición de tRNAs

Ribosomas

• El ribosoma se compone de:

– Subunidad pequeña: • enlaza los tRNA a

los codones del mRNA.

– Subunidad grande • cataliza la

formación de los enlaces peptídicos

• El tamaño se mide en l gradiente de sacarosa, S=Svedberg

Organelos celulares donde se realiza la síntesis de proteínas, son

conjuntos de proteínas y rRNA´s

Ribosomas

Estructura general de ribosomas en bacterias y eucariótes

Localización de componentes protéicos en la subunidad ribosomal mayor de bacterias.

Se muestran los rRNAs (5S y 23S) y las proteínas (27/31)

El dominio globular de la proteína esta en la superficie del ribosoma y una región se extiende y penetra en el núcleo del rRNA del ribosoma.

Estructura de la proteína ribosomal L15 en la subunidad mayor del ribosoma bacteriano

Estructura secundaria y terciaria del rRNA 16S

Estructura de los rRNAs de la subunidad ribosomal 50S

Estructura de ribosomas bacterianos

Sitios de unión al tRNA en el ribosoma

Factores de traducción

PROCESO FACTOR FUNCIÓN

INICIACIÓN IF1 Estabiliza la subunidad 30S

IF2 Une el RNAt fmet al complejo 30S-RNAm; se une a GTP y estimula la hidrólisis

IF3 Une la subunidad 30S al RNAm; disocia a los monosomas en subunidades después de la terminación

ELONGACIÓN EF-Tu Se une a GTP; lleva al aminoacil-RNAt al sitio A del ribosoma

EF-Ts Genera EF-Tu activo

EF-G Estimula la traslocación, es dependiente de GTP

TERMINACIÓN RF1 Cataliza la liberación de la cadena polipeptídica del RNAt y disocia el complejo de traslocación; es específico de los codones de terminación UAA y UAG

RF2 Se comporta como RF1; es específico de los codones UGA y UAA

RF3 Estimula a RF1 y a RF2

Factores de traducción en bacterias

Factores Procariotes Eucariotes

IniciaciónIF1IF2-GTPIF3

eIF1aeIF2-GTPeIF3Complejo eIF4eIF5-GTPeIF6

ElongaciónEF-Tu-GTPEF-TsEF-G-GTP

EF1-GTPEF2-GTP

LiberaciónRF1RF2RF3-GTP

eRF1eRF3-GTP

Factores proteicos involucrados en la traducción

FACTORES PROTÉICOS PARA LA INICIACIÓN EN EUCARIOTES

FACTOR FUNCIÓN

eIF1 (IF3) Reconocimiento del codón de iniciación

eIF1A

(IF1)

Facilita la unión de Met-RNAt met con la subunidad 40S

eIF2

(IF2)

Facilita la unión del Met-RNAt Met iniciador a la subunidad ribosómica 40S, dependiente de GTP

eIF2B Primer factor que se une a la subunidad 40S; facilita los pasos posteriores.

eIF3 Promueve el Met-RNAt y une el RNAm con la subunidad pequeña

eIF4A La actividad helicasa elimina la estructura secundaria del RNAm para permitir la unión de la subunidad 40S; es parte del complejo eIF4F

eIF4B Se une al RNAm; facilita el barrido del RNAm para localizar el primer AUG

eIF4E Se une al casquete 5 del RNAm; es parte del complejo eIF4F

eIF4F Une el complejo CAP de los factores eIF5, 4A, 4E y 4G

eIF4G Se une a eIF4E y a la proteína de unión de poli (A); es parte del complejo eIF4F

eIF4H Es similar al factor eIF4B

eIF5 Promueve la disociación de otros factores de inicio de la subunidad 40S, reconoce el codón de terminación

eIF5B Une las dos subunidades.

Factores de traducción

EFTu-GDP EFtu GTP

Estructura de un factor de terminación humano (eRF1 y su homología estructural con un tRNA)

PROCARIOTAS EUCARIOTAS

RIBOSOMA Subunidad grande 50S, subunidad pequeña 30S, ribosoma completo 70S

Subunidad grande 60, subunidad pequeña 40S, ribosoma completo 80S

INICIACIÓN Tres factores de iniciación llamados 1f-1, 2, 3; el RNAt iniciador lleva f-metionina; codón de inicio AUG; la secuencia Shine-Dalgarno precede al punto de inicio en el ARNm; se une a una secuencia complementaria en la subunidad S del ribosoma

Más de diez factores de iniciación con múltiples subunidades llamadas eIF (“e” de eucariota); el RNAt iniciador transporta Metionina; el codón de comienzo AUG; ausencia de secuencia Shine-Dalgarno.

TIPO DEL CÓDIGO RNAm

Policistrónico (el RNAm codifica a menudo más de una proteína)

Monocistrónico (RNA siempre codifica una sola proteína)

ELONGACIÓN Factores de elongación denominados EF-Tu, EF-Ts y EF-G

EF-Tu y EF-Ts son reemplazados por un solo factor eEF-1;EF-G es reemplazado por el eEF2

TERMINACIÓN Tres factores liberados RF-1, 2, 3; RF-3 se une a GTP y el complejo formado estimula la unión de RF-1 y 2 al ribosoma; la hidrólisis del GTP desencadena el desempalme del complejo

Factor de liberación único, eRF, que se une al ribosoma con GTP; la hidrólisis del GTP desencadena la liberación de RF del ribosoma

Comparación de factores de traducción

BIBLIOGRAFÍA

1.- J. Watson y cols; MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL; Benjamin/Cummings Publishing Company Inc.; USA.

2.-Benjamin Lewin; GENES; John Wiley and Sons; USA:

3.-Bruce Alberts y cols.; MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL; Garland Publishing Inc.: USA.

4.- J. Darnell y cols.; MOLECULAR CELL BIOLOGY; Scientific American Books; USA.5.- J.M.Berg, J.L. Tymokzco and L. Stryer. Biochemestry 5a. Edición, WH Freeman and Company

http://www.biologia.arizona.edu/mendel/sets/di/03t.htmlhttp://www.biología.edu.ar/genéticahttp://www.biología.edu.ar/genéticahttp://ncbi.nlm.nih.govhttp://ncbi.nlm.nih.gov

Estructura terciaria de tRNA

Activación de aminoácidos por tRNAs

Procariotas Monocistrónico Policistrónico

Eucariotas Monocistrónico

Características de mRNA

PROCESO FACTORES FUNCIÓNINICIACIÓN eIF1, eIF2,

eIF3, eIF4(complejo), eIF5 y eIF6

IF3 se une a la subunidad ribosomal pequeña y al mRNA.

IF1 Favorece el complejo de iniciación.

ELONGACIÓN EF-1α, EF-2 Permiten una correcta interacción con los sitios A y P en el ribosoma.

TERMINACIÓN RF1 y RF2 (Procariotas) y eRF2 y eRF3 (Eucariotas)

Reconocen el sitio de terminación y

Factores de traducción en bacterias