Genética molecular II Síntesis de proteínas

El código genético Universal Degenerado Sin imperfecciones Sin solapamientos ARNm ? aa – aa –aa –aa –aa – aa- aa (A , G, C, U) Proteína (20 aa distintos)

¿De cuántas letras debe constar cada palabra del lenguaje genético si necesitamos como mínimo 20 palabras (aminoácidos)? Si cada palabra: 1 letra. Se formarán 41 = 4 palabras Si “ “ : 2 letras. Se formarán 42 = 16 palabras Si “ “ : 3 letras. Se “ 43 = 64 palabras Conclusiónes: Cada triplete de bases del ADN codifica la información correspondiente a un aminoácido. Varios tripletes codifican para un mismo aminoácido. Tripletes: UAA,UGA, UAG. Final de traducción. No codifican para ningún aa. Triplete AUG. Inicio de traducción. (Metionina) El conjunto de los 64 tripletes: CÓDIGO GENÉTICO. 3

Existen 3 tripletes “sin sentido”: UAA, UAG y UGA Existen 3 tripletes “sin sentido”: UAA, UAG y UGA. Indican el fin de la síntesis. Existe 1 triplete de inicio (met): AUG. Indica el inicio de la síntesis. UAA UGA UAG AUG Iniciación Ej. ¿Qué aminoácido está codificado por el codón GAC? Terminación 4

Características del código genético CARECE DE SOLAPAMIENTO UNIVERSAL DEGENERADO Compartido por todos los organismos conocidos incluso los virus. El código ha tenido un solo origen evolutivo. Existen excepciones en las mitocondrias y algunos protozoos. A excepción de la metionina y el triptófano, un aminoácido está codificado por más de un codón. Esto es una ventaja ante las mutaciones. CARECE DE SOLAPAMIENTO Los tripletes se disponen de manera lineal y continua, sin espacios entre ellos y sin compartir bases nitrogenadas SIN IMPERFECCIÓN Cada codón solo codifica a un aminoácido. Posibilidad de solapamiento Met Gli Tre His Ala Fen Ala Solapamiento Codones de iniciación Met Leu Leu Pro 5

LA TRADUCCIÓN. Biosíntesis de proteínas. Proceso mediante el cual se sintetizan proteínas a partir del ARNm. Intervienen: aa, ARNt, ARNr, ARNm, enzimas, factores proteicos, ATP. Etapas: - Activación del aminoácido. - Traducción: iniciación, elongación y terminación. - Asociación: varias cadenas y grupos prostéticos para formar la proteína.

Activación de los aminoácidos Unión en presencia de ATP, del grupo –COOH del aa y el radical –OH del extremo 3´del ARNt. 3´ 5´ 7

ACTIVACIÓN DEL AMINOÁCIDO aa´ + ATP aa´-AMP + PPi Aminoacil-ARNt- sintetasa ARNt aa´-ARNt + AMP Aminoacil-ARNt- sintetasa 8

ARN t

TRADUCCIÓN 1. Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el ARNm se desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les une entonces el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met); complejo de iniciación. Se une la subunidad mayor del ribosoma, quedando el ARNt inicial en el sitio P. Subunidad menor del ribosoma P A 5’ AAAAAAAAAAA 3’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C Codón Eucariotas: ARNm con capucha (m-Gppp) y región líder (no se traduce) Procariotas: ARNm no maduración. Se traduce antes de finalizar su síntesis. Anticodón ARNt ARNm Met (i) 1er aminoácido 10

2. Elongación Elongación I: El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa frente al codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln se le llama región aminoacil (A). Subunidad menor del ribosoma P A AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C Gln G U U REQUIERE: - Energía (GTP) - Factores de elongación. Met (i) 11

Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la metionina (Met) y el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln). Unión catalizada por la enzima peptidil-transferasa. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C G U U Gln-Met 12

Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera. Se produce la translocación ribosomal, se desplaza hasta el siguiente codon de la cadena del ARNm. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G U U U A C Gln-Met 13

Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil (P) del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa3 P A ARNm AAAAAAAAAAA 5’ 3’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G G U U Gln-Met 14

Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys). P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G G U U A C G Cys Gln-Met 15

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys). P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G G U U A C G Cys-Gln-Met 16

Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu). Translocación ribosomal. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G G U U Cys-Gln-Met (i) 17

Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G Cys-Gln-Met 18

Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G A A U Cys-Gln-Met Leu 19

Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A). P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G A A U Leu Cys-Gln-Met 20

Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación del ARNt de la cisteína. El ARNm se desplaza a la 5ª posición P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A A U A C G Leu-Cys-Gln-Met 21

Elongación XII: Entrada del ARNt del 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg). P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A A U G C U Leu-Cys-Gln-Met Arg 22

Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G C U A A U Arg-Leu-Cys-Gln-Met 23

3. Finalización : Tres codones de terminación: UAG, UAA y UGA 3. Finalización : Tres codones de terminación: UAG, UAA y UGA. Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G C U A A U Arg-Leu-Cys-Gln-Met 24

Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma. 3’ 5’ AAAAAAAAAAA A U G C A A U G C U U A C G A U A G (i) 25

Asociación de varias cadenas polipeptídicas. http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf Asociación de varias cadenas polipeptídicas. La cadena polipeptídica adopta una estructura secundaria y terciaria mediante puentes de hidrógeno y enlaces disulfuro. En algunos casos necesitan eliminar algunos aa para ser activas. En otros casos necesitan asociarse a iones o a coenzimas. Algunas proteínas están constituidas por varias cadenas polipeptídicas o subunidades. 26

Polirribosoma 27

DIFERENCIAS ENTRE EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS Cada ARNm contiene un único gen. Monocistrónicos. Sólo se traduce un polipéptido de una cadena de ARNm dada. PROCARIOTAS Contienen información de varios genes. Policistrónicos. (Cistrón: gen como unidad funcional) - Al finalizar la traducción del primer gen, el ribosoma continúa con el siguiente, después de la disociación.