LA SINTESIS DE PROTEINAS A PARTIR DEL ADN Profesor José De La Cruz Martínez Departamento de Química y Biología Liceo Polivalente José De San Martín

¿COMO ES POSIBLE QUE LAS CÉLULAS A PESAR DE TENER LA MISMA INFORMACIÓN GENÉTICA SEAN TAN DIFERENTES Y CUMPLAN FUNCIONES DIFERENTES?

LA RESPUESTA ESTA EN LA SINTESIS DE PROTEINAS LA RESPUESTA ESTA EN LA SINTESIS DE PROTEINAS. ELLAS SON LAS QUE EJECUTAN LAS INTRUCCIONES CONTENIDAS EN LOS GENES AUNQUE LAS INTRUCCIONES SON LAS MISMAS PARA TODAS LAS CÉLULAS, CADA TIPO DE CÉLULA SÓLO PONE EN FUNCIONAMIENTO UN PORCENTAJE DE ESTA INFORMACIÓN. SINTESISI DIFERENCIAL DE PROTEINAS

LA TRANSCRIPCION Para transcribir un gen a partir del ADN se necesita: Enzimas ARN polimerasas (ARN pol) Factores de transcripción (TIF, de iniciación y los GTF generales). Ambos ayudan a la ARN pol a ubicarse en la posición correcta del ADN Energía en forma de ATP

La ARN polimerasa puede estar presente en tres formas: La ARN pol I transcribe los ARN ribósomicos La ARN pol II transcribe los genes que serán traducidos a proteínas. La ARN pol III transcribe genes de los ARNt

LA TRANSCRIPCION PRESENTA 4 ETAPAS

Iniciación: Los GTFs se unen al ADN y forman un complejo que atrae a la ARN pol. Este complejo se forma en la región especifica del gen llamado promotor que contiene una secuencia de inicio llamada caja TATA. Por lo tanto los factores de iniciación son capaces de reconocer esta señal (caja TATA)

Elongación: La ARN-polimerasa comienza a desenrollar la región cifrada (que se leerá) y se desplaza sobre la hebra patrón en sentido 3’-5’, añadiendo ribonucleótidos complementarios a la hebra que se transcribe. Por lo tanto se forma una nueva hebra de ARN con sentido 5’-3’.

Terminación: La transcripción finaliza cuando la ARN-pol llega a la secuencia de término TTATTT en el extremo 5’ del ADN. Después se desprende el ARN en forma de transcrito primario. Luego el ADN recupera su estructura de doble hélice

Maduración: Aquí los transcritos primarios se modifican: (a) formación del CAP (gorro) en el 5’ que protege al ARNm de la acción de las nucleasas y de reconocimiento (b) Formación de una cola Poliadenilación en el extremo 3’ del ARN que sirve para la estabilidad y la iniciación de la traducción.

(c) Eliminación de las secuencias intrónicas del ARM-m (c) Eliminación de las secuencias intrónicas del ARM-m. Para ello una enzima denominada ribonucleoproteína pequeña nuclear (RNP-pn) corta por los extremos de las secuencias intrónicas. Proceso llamado splicing

LA TRADUCCIÓN Es la síntesis de proteínas tiene lugar en el citoplasma, aunque existen evidencias de que también ocurre en el núcleo. Básicamente consiste en leer los códigos genéticos del ARNm y asociarlos a un aa. Este código viene dado en 3 letras llamdos TRIPLETES o CODONES. A cada triplete le corresponde un aa. Esta correspondencia esta dada por el código genetico :

EL CODIGO GENETICO Es la clave que relaciona una secuencia de nucleótidos del ARNm con una secuencia de aa de las proteínas y presenta las siguientes características: (1) Es un código en tripletes: El ARNm es un polímero lineal de 4 nucleótidos diferentes y por tanto existen 43 = 64 tripletes o codones diferentes posibles. Cada uno de ellos codifica para un aa. (2) El código es degenerado: existen 64 codones diferentes y sólo hay 20 aa, osea existen tripletes que codifican para un mismo aa y suelen variar la tercera base. (3) El código es universal: es el mismo en todos los seres vivos

A cada triplete de nucleótidos del ARNm o codón le corresponde un aa de la proteína, excepto 3 codones llamados “codones-stop” que son señales que marcan el fin de una proteína. En las eucariotas el primer codón es un AUG, que codifica para la metionina y marca el inicio de la lectura. En las procariotas es la Formilmetionina. Existen tripletes o codónes de término como por ejemplo los:UAA, UAG Y UGA

Una cadena de polinucleótidos con n = 600 nucleótidos tiene n/3 = 200 grupos de 3 bases El número de mensajes diferentes que pueden estar contenidos en una cadena de esa longitud es por tanto de 21n/3 = 21200 = 10264 un número muy alto. Esto concluye que virtualmente no hay límites al número de mensajes diferentes que pueden codificarse.

ETAPAS DE LA TRADUCCION O SINTESIS Antes de la traducción se activan los aa: cada aa se une por su extremo carboxilo a un determinado ARNt y adquiere la forma de alta energía. Por tanto los ARNt unidos a sus aa determinan el punto donde se debe unir cada aa durante la síntesis de una proteína. La unión de un ARNt a su respectivo aa esta catalizado por una enzima llamada aminoacil ARNt sintetasa. Enzimas adaptadoras ya que acoplan cada aa al correspondiente ARNt. La energía requerida es dada por la hidrólisi de una molécula de ATP.. En la sintesis se distinguen 3 etapas: Iniciación, Elongación y Terminación.

INICIACION Una molécula de ARNt iniciador que transporta el aa metionina, que reconoce el codón AUG del ARNm, se ubica en la unidad pequeña del ribosoma. Esta subunidad pequeña se une al ARNm apareando un ARNt iniciador al codón de inicio AUG Después se une a la subunidad grande del ribosoma consumiendo energía del GTP. Esta subunidad grande tiene dos sitios: el Peptidil (P) y el Aminoacil (A). El sitio P es ocupado por el ARNt iniciador unido a la metionina. Así se forma el Complejo de Iniciación

Los ribosomas estan formados por una subunidad pequeña (30S) y una subunidad grande (50S) el ARNr difiere en cada uno de ellos. La subunidad pequeña tiene el sitio para que se pegue el ARNm. La subunidad grande tiene dos sitios para el RNAt.

Una molécula de ARNt

ELONGACION Una vez formado el comlejo de iniciación, se van añadiendo aa y presenta 3 etapas: Etapa 1: Unión del aminoacil-ARNt, es decir el ARNt unido a su aa (aminoacil-ARNt) se une al sitio A mediante punetes de hidrógeno. Se usa energía (GTP). Etapa 2: Formación del enlace peptídico, el priemr enlace se genera entre la metionina del sitio P y el aminoacil-ARNt ubicado en sitio A, a través de una enzima llamada Peptidil transferasa que se encuentra en la subunidad grande del ribsoma Etapa 3: Transposición, el ribosoma se traslada al nuevo codón del ARNm y al mismo tiempo el peptidil-ARNt pasa del centro A al P

TERMINACION Esta señalizada por uno de los tres codones de término ubicados en el ARNm. Cuando se añade el último aa, el polipéptido queda unido covalentemente al ARNt que esta ubicado en el sitio A del ribosoma. Luego factores de liberación separan al polipéptido del ARNt. Finalmente el polipéptido, ARNt y el ARNm se separan del ribosoma que se disocia en dos subunidades

Amenudo muchos ribosomas leen el mismo mensaje y froman una estructura conocida como polisoma. De esta manera la célula puede rápidamente fabricar varias proteinas similares.