Transcripción y Traducción en Procariontes vs. Eucariontes

Etapas de la traducción

Iniciación

Elongación

Terminación

Activación del aminoácido antes de su unión al tRNA. Esta activación se realiza

por la aminoacil tRNA sintetasa y ATP para dar lugar a un Aminoacil Adenilato (aminoacil AMP)

1 ATP!

1. Formación de

aminoacil-adenilato

2. Síntesis de aminoacil-tRNA

Primer Paso requerido para la Traducción: Tener

tRNAs aminoacilados correctamente

Especificidad de las aminoacil-tRNA

sintetasas

Fidelidad del código genético!

Visualización del tRNA unido a una

aminoacil tRNA sintetasa

Existe un mecanismo de corrección tanto para el

tRNA como para el aminoácido

Aminoácidos similares pasan por un doble filtro en las aa-tRNA sintetasas

Isoleucil – tRNA sintetasa

Leu es demasiado grande para

el sitio activo de síntesis

Ile cabe en el sitio de síntesis

pero no en el de edición

Val cabe en el sitio de síntesis y

en el de edición por lo que es

eliminado

I

II

Hay dos clases de aa-tRNA sintetasas dependiendo del grupo que

inicialmente se aminoacila

Se considera que ancestralmente las

aa-tRNA sintetasas funcionaban en

forma de dímero, de ahí la orientación

de sus sitios activos hacia 2’OH y

3’OH de la ribosa

Existen dos tRNAs para Metionina, uno iniciador y

otro elongador

El fMet-tRNA iniciador tiene

características especiales

Reconoce los codones AUG ó GUG

En la mitad de los casos, la

metionina es removida de

la proteína

Algunas características del código

genético

-61 codones para aminoácidos, 3 codones de paro

-Hay aproximadamente 40 tRNAs diferentes para los 61

codones (hipótesis del bamboleo)

-Hay 20 aminoácidos y 20 aminoacil-tRNA sintetasas

-El código genético es degenerado

-Enlace tangible entre biosíntesis de aminoácidos y

metabolismo primario

Si la secuencia del mRNA se lee por tripletes existen tres posibles marcos de

lectura. ¿Cómo saber cuál de los tres es el correcto?

¡ Se define por el codón de inicio AUG !

Estructura del RNA mensajero: Procariontes vs. Eucariontes

Alberts et al., 3rd ed., p.237

En bacterias la selección del codón de inicio AUG se realiza por

interacción entre el mRNA y rRNA 16S (subunidad 30S del

ribosoma)

5´AGGAGGU3´

Shine-Dalgarno

Interacción de Shine-Dalgarno con el rRNA 16S

En eucariontes el mRNA para traducirse es reconocido por

el CAP (7mGpppG)

Funciones:

Protección (5’exo)

Procesamiento

Exportación

Traducción

Entorno del codón de inicio AUG

A

consenso

En eucariontes: el primer AUG que permita pausar

el ribosoma debe tener un entorno adecuado

.....C C G

C C A U G G

40S

5’CAP

El ribosoma: máquina molecular

Ribosoma: 2 subunidades desiguales unidas débilmente, formadas por polímeros de alto peso molecular, de estructura

compacta

Traducción: lectura consecutiva de tripletes en el mRNA que permiten síntesis concomitante de una cadena polipeptídica

El ribosoma realiza 3 funciones: a) Función genética (decodificar la secuencia de nucleótidos en

aminoácidos

b) Función enzimática (catalizar la formación del enlace peptídico)

c) Función de translocación (maquina que se mueve a lo largo del

mRNA, por la que van pasando los tRNAs y se elonga la cadena

peptídica)

Función genética --------------- subunidad pequeña

Función enzimática ------------ subunidad grande

Función de translocación --- ambas subunidades

Las subunidades ribosomales deben estar separadas

La subunidad pequeña debe reconocer al mRNA

El tRNA aminoacilado (fmet-tRNAmet o met-tRNA) debe colocarse en

la posición P de la subunidad ribosomal pequeña

Debe ocurrir el reconocimiento codón-anticodón de inicio

Ocurre hidrólisis de al menos una molécula de GTP

Factores de iniciación de la traducción IFs (bacteria) o eIFs (eucariontes)

Para el inicio de la traducción:

50S

30S

+

1 2

fMet GTP +

3

2

fMet GTP

1 3

2

fMet GTP

1

AUG

complejo de inicio de la traducción

Shine-Dalgarno

INICIO DE LA TRADUCCIÓN PROCARIONTE

3 3

fMet

AUG

3

2

1

GDP

[Mg2+]

IF1

IF2

IF3

Factor Función

IF1 Previene la unión de tRNAs en el

sitio A de la subunidad 30S

IF2 GTPasa que interacciona con 3

componentes claves durante

iniciación: la subunidad 30S, IF1,

y fMet-tRNAif-Met)

IF3 Se une a 30S y evita re-asociación

con 50S. Participa en el

reconocimiento codon-anticodon

5’ A P E

f-met

aa-tR

NA

IF1 IF3

3’

FACTORES DE INICIO DE LA TRADUCCIÓN (PROCARIONTES)

60S

40S

+

1A 2

Met GTP +

3

2

Met GTP

1A

3

2

Met GTP

1A

AUG complejo de inicio de la traducción

INICIO DE LA TRADUCCIÓN EUCARIONTE

3 3

Met

AUG

3

2

1A

GDP

[Mg2+]

eIF1A

eIF2

eIF3

eIF4

eIF5

4

4

4

5

5

3

2

Met GTP

1A

AUG

4 5

Escaneo para

buscar el AUG

Se forma un complejo circularizado con los extremos 5’ y 3’

del mRNA

Los factores eIF4 NO existen en bacteria

Ocurre un escaneo de la región 5’ no traducible hasta

encontrar el primer AUG en contexto apropiado

eIF4A: helicasa; utiliza ATP para deshacer

estructura secundaria en

el mRNA y permitir paso

de 40S

Para regenerar eIF2•GTP que se une a tRNA-met para

iniciar traducción, se requiere el factor eIF2B

eIF2•GDP

eIF2B intercambia

GDP x GTP

en eIF2

Resumen inicio de la traducción en eucariontes

Complejo 43S

Complejo 48S

eIF3-eIF4G

Elongación

GTP

GTP

ribosoma mRNA tRNAs-aa factores de elongación

x aa

Factores de

elongación

Bacteria Eucariontes

EF-Tu

EF-Ts

EF-G

eEF-1

eEF-1

eEF-2

1. Posicionamiento del aa-tRNAaa elongador correcto (EF-Tu/eEF-1 )

2. Hidrólisis de GTP y cambio conformacional.

Para regenerar EF-Tu•GTP se

requiere EF-Ts

Formación del enlace

peptídico

Bacteria Eucariontes

Actividad peptidil transferasa del

RNAr 23S (Bases conservadas en

todos los organismos)

3. Ataque nucleofílico amino del aa2 al carboxilo del aa1

4. Posicionamiento del péptido sobre el tRNA del sitio A

1. El N3 del anillo de la adenina (2486,

bacteria) sustrae un protón del

grupo amino del aa entrante

proporcionando el ataque

nucleofílico al carbonilo del aa unido

al tRNA en el sito P.

2. El N3 protonado estabiliza el

intermediario del carbono

tetrahédrico formado en el sitio P/A

por puente de H con el oxianión

3. El protón es transferido del N3 al

3’OH del tRNA en el sitio P para

transferir el polipéptido al sitio A

Translocación

Bacteria Eucariontes

EF-Tu

EF-Ts

EF-G

eEF-1

eEF-1

eEF-2

5. Entrada de EF-G/eEF-2

6. Hidrólisis de GTP

7. Cambio conformacional y desplazamiento

ciclos de elongación

Terminación

GTP

ribosoma mRNA factores de terminación

subunidades ribosoma mRNA tRNA libre

proteína

Factores de

terminación

Bacteria Eucariontes

RF1

RF2

RF3

RRF

IF3

EF-G

eRF1

eRF3

eRF1 utiliza agua para hidrolizar el péptido

Modelo de terminación propuesto para

bacteria

Moleculas que unen el mismo

sitio en el ribosoma

El gasto energético del proceso de traducción

Se hidrolizan 2 GTP´s por cada aminoácido incorporado

La hidrólisis promueve cambios conformacionales

Cargado de tRNA con su aminoácido

1 ATP /aa

TRADUCCION

Iniciación 1 GTP (1er aminoácido)

Elongación 2 GTPs /aa

Terminación 1 GTP

Centro peptidil transferasa (PTC)

Centro activador

de GTPasa

Centro decodificador

A: aceptor

P: peptidil

E: salida (exit)

Resumen RIBOSOMA