Expresión Génica: traducción

Ejemplos de silenciamiento de Genes en plantas trangénicas

SFCDepto. de ciencias

Figura 1.12

DNA

mRNAribosoma

polipéptido

Transcripción

Traducción

Transcripción

Traducción

polipéptido

ribosoma

DNA

mRNA

Pre-mRNA Procesamiento del RNA

(a) Célula bacteriana (b) célula eucariota

Membrana nuclear

Figura 1.13Transcripción

DNA

RNApolimerasa

exónRNAtranscrito

Procesamientodel RNA

núcleo

intrón

ARN Transcrito (pre-mRNA)

poli-A

poli-A

Aminoacil-tRNA sintetasa

Activación delaminoácido

Aminoácido

tRNA

5 C

ap

poli-A

3

PolipéptidocrecientemRNA

AminoaciltRNA(cargado)

Anticodón

Subunidadesribosómicas

A

AE

Traducción

5 Cap

citoplasma

P

E

codón

ribosoma

5

3

El código GenéticoLas instrucciones para ensamblar aminoácidos y formar

proteínas codificadas en el DNA

Anticodón (tRNA) aminoácido Anticodón (tRNA) aminoácido Anticodón (tRNA) aminoácido Anticodón (tRNA) aminoácido

UUU Lys CUU Glu GUU Gln AUU STOPUUG Asn CUG Asp GUG His AUG TyrUUC Lys CUC Glu GUC Gln AUC STOPUUA Asn CUA Asp GUA His AUA Tyr

UGU Thr CGU Ala GGU Pro AGU SerUGG Thr CGG Ala GGG Pro AGG SerUGC Thr CGC Ala GGC Pro AGC SerUGA Thr CGA Ala GGA Pro AGA Ser

UCU Arg CCU Gly GCU Arg ACU STOPUCG Ser CCG Gly GCG Arg ACG CysUCC Arg CCC Gly GCC Arg ACC TrpUCA Ser CCA Gly GCA Arg ACA Cys

UAU Ile CAU Val GAU Leu AAU LeuUAG Ile CAG Val GAG Leu AAG PheUAC Met CAC Val GAC Leu AAC LeuUAA Ile CAA Val GAA Leu AAA Phe

Componentes moleculares de la Traducción

Una célula traduce un mensaje del mRNA a proteínas con la ayuda del RNA de transferencia (tRNA)

Los tRNA transfieren aminoácidos al polipéptido en crecimiento en un ribosoma

La Traducción es un proceso complejo Bioquímico Mecánico

Figura 1.14

polipéptido

ribosoma

Trp

Fen Gli

tRNA conaminoácidoenlazado

Aminoácidos

tRNA

Anticodón

codones

U U U UG G G G C

AC C

C

CG

A A A

CGC

G

5 3mRNA

Figura 1.15

Sitio de enlace delaminoácido

3

5

Puentes de H.

Anticodón

(a) Estructura bi-dimensional (b) Estructura tri-dimensional(c) Símbolo usado

en esta ppt

Anticodón Anticodón3 5

Puentes de H.

Sitio de enlace delaminoácido

5

3

A A G

La Traducción requiere de dos pasosPrimero: Un encaje correcto entre un tRNA y un

aminoácido, catalizado por la enzima aminoacil-tRNA sintetasa

Segundo: Un encaje correcto entre el Anticodón (tRNA) y un codón de mRNA

aminoacil-tRNAsintetasa (enzima)

aminoácido

P P P Adenosina

ATP

Figura 1.16-1

aminoacil-tRNAsintetasa (enzima)

aminoácido

P P P Adenosina

ATP

P

P

P

PPi

i

i

Adenosina

Figura 1.16-2

aminoacil-tRNAsintetasa (enzima)

aminoácido

P P P Adenosina

ATP

P

P

P

PPi

i

i

Adenosina

tRNA

AdenosinaP

tRNA

AMP

Modelo computacional

Aminoácido

aminoacil-tRNAsintetasa

Figura 1.16-3

https://www.youtube.com/watch?v=0B-CFLNAnX8

aminoacil-tRNAsintetasa (enzima)

aminoácido

P P P Adenosina

ATP

P

P

P

PPi

i

i

Adenosina

tRNA

AdenosinaP

tRNA

AMP

Modelo computacional

Aminoácido

aminoacil-tRNAsintetasa

aminoacil tRNA(“tRNA cargado”)

Figura 1.16-4. Ver notasdel orador

RibosomasLos ribosomas facilitan el acople específico de los

anticodones de tRNA con los codones del mRNA en la síntesis de proteínas

Las dos subunidades ribosómicas (grande y pequeña) están hechas de proteínas y RNA ribosómico (rRNA)

Los ribosomas Bacterianos y de eucariotas son algo similares, pero tienen diferencias significativas: algunos antibióticos tienen como blanco específico a ribosomas bacterianos sin dañar a los ribosomas de eucariotas

Moléculasde tRNA

polipéptidocreciente Tunel de

salida

E PA

Subunidadgrande

Subunidadpequeña

mRNA5

3

(a) Modelo computacional de ribosoma

tunel de salida

Amino ácido terminal

Sitio A (Sitio de unión Aminoacil-tRNA)

Subunidadpequeña

Subunidadgrande

E P AmRNA

E

sitio P (Peptidil-tRNAbinding site)

Sitio de Unión delmRNA (b) Modelo esquemático mostrando los sitios de unión

Sitio E(Sitio deSalidaExit)

(c) Modelo esquemático con mRNA y tRNA

5 codones

3

tRNA

Polipéptido creciente

Nuevo aminoácido que se uniráa la cadenadePolipéptido

Figura 1.17

Un ribosoma tiene tres sitios de unión para tRNA

El Sitio A recibe al tRNA que transporta el aminoácido a añadir a la cadena

El Sitio P mantiene al tRNA que tiene la cadena polipeptídica creciente

El Sitio E es el de salida, donde el tRNAs descargado abandona al ribosoma

Síntesis de un polipéptidoLos tres estados de la Traducción

IniciaciónElongaciónTerminación

Los tres estados requieren “factores” proteicos que ayudan en el proceso de traducción.

Figura 1.18

tRNAIniciador

mRNA

5

53Codón de inicio

SubunidadRibosómicapequeña

mRNA

3

Complejo de iniciación de latraducción

5 33U

UA

A GC

P

sitio P

i

GTP GDP

Met Met

SubunidadRibosómicagrande

E A

5

Asociación de las subunidades ribosómicas e Inicio de la Traducción

1 2

Elongación de la cadena polipeptídica

Durante el estado de elongación, los aminoácidos son añadidos uno a uno al aminoácido precedente en el extremo C-terminal de la cadena creciente

Cada adición de un aminoácido involucra a proteínas llamadas factores de elongación y este proceso ocurre en tres pasos: reconocimiento del codón, formación del enlace peptídico y translocación

La traducción procede a lo largo de mRNA en una dirección 5′ a 3′

aminoácido terminal delpolipéptido

mRNA

5

E

SitioP

SitioA

3

Figura 1.19-1

aminoácido terminal delpolipéptido

mRNA

5

E

SitioP

SitioA

3

E

GTP

GDP P i

P A

Figura 1.19-2

aminoácido terminal delpolipéptido

mRNA

5

E

SitioP

SitioA

3

E

GTP

GDP P i

P A

E

P A

Figura 1.19-3

aminoácido terminal delpolipéptido

mRNA

5

E

SitioA

3

E

GTP

GDP P i

P A

E

P A

GTP

GDP P i

P A

E

Ribosoma listo para un nuevo aminoacil tRNA

Sitio P

Figura 1.19-4

Terminación de la TraducciónLa terminación ocurre cuando un codón stop del mRNA

alcanza el sitio A del ribosoma

El Sitio A acepta a una proteína llamada factor de liberación

El factor de liberación provoca la adición de una molécula de agua en vez de un aminoácido

Esta reacción libera al polipéptido y el complejo de Traducción se separa

Figura 1.20-1

factor de liberación

codón stop(UAG, UAA o UGA)

3

5

Figura 1.20-2

factor deliberación

codón stop(UAG, UAA o UGA)

3

5

3

5

Polipéptidolibre

2 GTP

2 GDP 2 iP

Figura 1.20-3 (ver notas del orador)

factor deliberación

codón stop(UAG, UAA o UGA)

3

5

3

5

Polipéptidolibre

2 GTP

5

3

2 GDP 2 iP

1 2 3

poliribosomasVarios ribosomas pueden traducir simultáneamente a un

solo mRNA, formando un poliribosoma (o polisoma)

Los poliribosomas capacitan a una célula para sintetizar muy rápidamente a muchas copias de un a polipéptido

Figura 1.21polipéptidocompletado

SubunidadesRibosómicasen ensamblaje

Inicio delmRNA(Extremo 5)

ExtremodelmRNA(extremo 3)

(a)

poliribosoma

ribosomas

mRNA

(b)0.1 m

Polipéptidoscrecientes

Fig. 1. 22

RNA polimerasa

DNA

Poliribosoma

mRNA

0.25 µmDirección de latranscripción

DNARNApolimerasa

PoliribosomaPolipéptido(extremoamino)

Ribosoma

mRNA (extremo 5)

La Transcripción y la traducción son concurrentes en procariotas: Ocurre la traducción mientras se realiza la transcripción.

Completando y marcando a la proteína funcional

A menudo la Traducción no es suficiente para sintetizar una proteína funcional

Las cadenas polipeptídicas son modificadas después de la Traducción o marcadas en sitios específicos de la célula

Plegado de proteínas y modificaciones Post-Traduccional

Durante y después de la síntesis, una cadena polipeptídica se enrolla y pliega espontáneamente en su forma tridimensional

Las Proteínas también pueden requerir modificaciones post-Traduccionales antes de hacer su trabajo

Algunos polipéptidos son activados por enzimas que los recortan

Otros polipéptidos se enlazan para formar las subunidades de una proteína

Marcaje de polipéptidos en lugares específicos

Hay dos poblaciones de ribosomas:

Los ribosomas libres (en el citosol)

Los ribosomas unidos (a la membrana de RER)

Los ribosomas libres mayoritariamente sintetizan proteínas que funcionan en el citosol

Los ribosomas unidos al RER sintetizan proteínas del sistema de endomembranas y proteínas que son secretadas por la célula

Los ribosomas son idénticos y pueden cambiar de libres a unidos a membrana

La síntesis de polipéptido siempre comienza en el citosol

La síntesis termina en el citosol a menos que el polipéptido en crecimiento sea marcado por un péptido señal que dirige a la proteína al RE

Los polipéptidos destinados para el sistema de endomembranas o para secreción son los que se marcan con un péptido señal

Un partícula de reconocimiento de señal (SRP) se une al péptido señal

El SRP lleva al péptido señal y a su ribosoma al RE

Figura 1.23a

Ribosoma

mRNA

Péptidoseñal

Partícula dereconocimientode señal(SRP)

Proteínareceptoradel SRP Complejo de

translocación

CITOSOL

Péptidoseñalremovido

Membranadel RE

Proteína

RE:LUMEN

Mecanismo señal para el marcaje de proteínas en RE

La síntesis deun polipéptidocomienza en unribosoma libreen el citosol.

1 Un SRP se une al péptidoseñal y se para por un momentola síntesis

2 La SRP se une a unaproteína receptora en lamembrana del RE. Estaproteína es parte de uncomplejo proteico de Translocación) que tiene un poro y una enzima de clivaje

3 La SRP sale y el polipéptido reanuda elcrecimiento, mientras setransloca a través de lamembrana. (El péptidoseñal permanece unidoa la membrana.)

4 Por lo generaluna enzimacorta al péptidoseñal.

5 El resto delpolipéptido sale del ribosoma y se pliega adquiriendola conformación definitiva.

6

Figura 1.23b

ribosoma

mRNA

Péptidoseñal

SRP

1

ReceptorProteicode SRP

Complejo detranslocación

LUMENdel RE

2

3

45

6

Péptidoseñalremovido

CITOSOL

Proteína

Membranadel RE

BioFlix: síntesis de proteínas

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/expresiondna/transmenu_s.swf Si no funciona bioflix tiene la altermativa siguiente:

Figura 1.24Transcripción

DNA

RNApolimerasa

exónRNAtranscrito

PROCESAMIENTO

DEL tRNA

núcleo

intrón

ARN Transcrito (pre-mRNA)

poli-A

poli-A

aminoacil-tRNA sintetasa

aminoácido(activación)

Aminoácido

tRNA

5 C

ap

poli-A

3

PolipéptidocrecientemRNA

AminoaciltRNA(cargado)

Anticodón

subunidadesribosómicas

A

AE

Traducción

5 Cap

citoplasma

P

E

codón

ribosoma

5

3