Síntesis de Proteínas TRADUCCIÓN DEL ARNm  Alvarado Zarate  Pacherres Rosillo Karin  Purizaga Fiestas Leyri  Reyes Espinoza Beberly.

Presentación del tema: "Síntesis de Proteínas TRADUCCIÓN DEL ARNm  Alvarado Zarate  Pacherres Rosillo Karin  Purizaga Fiestas Leyri  Reyes Espinoza Beberly."— Transcripción de la presentación:

1 Síntesis de Proteínas TRADUCCIÓN DEL ARNm  Alvarado Zarate  Pacherres Rosillo Karin  Purizaga Fiestas Leyri  Reyes Espinoza Beberly

2 LAS ETAPAS DE LAS SÍNTESIS PROTEICA La síntesis de proteínas se divide en tres etapas, llamadas de iniciación, de alargamiento y de terminación.

3 La etapa de iniciación de la síntesis proteica es regulada por proteínas citosolicas, otro factor de iniciación, el IF-3, con la ayuda de IF-4 coloca extremo 5’ del ARNm sobre la cara de la subunidad menor del ribosoma que posee los sitios E, P y A. denominadas factores de iniciación (IF), que provocan dos hechos separados pero concurrentes, uno en el extremo 5’ del ARNm y otro en la subunidad menor del ribosoma. EL COMIENZO DE LA SÍNTESIS PROTEICA REQUIERE DE VARIOS FACTORES DE INICIACIÓN El primer involucra al cap y a una secuencia de nucleótidos aledaña, localizada entre el cap y el codón de iniciación. Estas partes del ARNm son reconocidas por el factor IF-4 que se liga a ellas si al ARNm se le ha unido la proteína CBP. La conexión del IF-4 con el ARNm insume energía, que es provista por un ATP. En el segundo, el metionil-ARNt  i  Met se coloca en el sitio P de la subunidad menor del ribosoma. Esta reacción requiere el factor IF-2 y gasta la energía de un GTP Logrados ambos acondicionamientos, otro factor de iniciación, el IF-3, con la ayuda del IF-4 coloca el extremo 5’ del ARNm sobre la cara de la subunidad menor del ribosoma que posee los sitios E, P y A.

4 De inmediato la subunidad menor se desliza por el ARNm y detecta al codón AUG de iniciación, que se coloca en el sitio P. Como es lógico, el segundo codón del ARNm queda colocado al lado, es decir, en el sitio A.

5 La etapa de iniciación concluye cuando la subunidad mayor se une a la subunidad menor y se forma el ribosoma. En él se encentran los dos primeros codones del ARNm: en el sitio, el codón AUG de iniciación — unido al metionil- ARNm  i  Met — y en el sitio A, el codón que le sigue. LA unión entre sí de las dos subunidades ribosómicas se produce a instancias del factor IF-5, que actúa después que se desprenden los factores IF-2 e IF-3.

6 El alargamiento de la cadena proteica es promovido por factores de elongación La etapa de alargamiento de la síntesis proteica es regulada por factores de elongación (EF). Comienza con el ingreso en el ribosoma de un aminoacil- ARNt AA cuyo anticodón es complementario del segundo codón del ARNm, el cual, como se mencionó en la sección anterior, se localiza en el sitio A. En seguida el aminoacil-ARNt AA se ubica en ese sitio y su anticodón se conecta con el segundo codón del ARNm. Lo hace mediante el factor de elongación EF-1 y la suministrada por un GTP.

7 El aminoacil-ARNt AA recién llegado y el metionil-ARNt  i  Met del sitio P quedan uno al lado de otro, al igual sus aminoácidos. Esta vecindad es necesaria para que ambos aminoácidos puedan ligarse entre sí por medio de una unión peptídica, hecho que ocurrirá en breve tiempo Previamente el ribosoma se corre tres nucleótidos en dirección del extremo 3’ del ARNm, a causa de los cual el codón de iniciación (y el metionil-ARNt  i  Met ) se transfiere del sitio P al sitio E, el segundo codón (y el aminoacil-ARNt AA ) se transfiere del sitio A al sitio P, y el tercer codón del ARNm se ubica en el sitio A vacante. Este corrimiento, que se denomina translocación, depende del factor de elongación EF-2 y de la energía suministrada por GTP.

8 Apenas el metionil- metionil- ARNt  i  Met ingresa en el sitio E, su metionina se desacopla del ARNt  i  y se liga — por medio de una unión peptídica — al aminoácido del aminoacil-ARNt AA ubicado en el sitio P. Como es lógico, el didpetidil-ARNt que se forma reemplaza al aminoacil- ARNt AA en el sitio P. Después de perder la metionina, el ARNt  i  se desconecta del codón de iniciación, abandona el sitio E y se camina hacia la salida del ribosoma lo que determina el fin del primer episodio del alargamiento de la proteína.

9 El segundo comienza cuando un nuevo aminoacil- ARNt AA ingresa en el ribosoma, se ubican en el sitio A y su anticodón se conecta con el tercer codón del ARNm, otra vez mediante el factor de elongación EF-1 y la energía del GTP. Luego, debido a que el ribosoma se vuelve a translocar, el didpetidil-ARNt y el aminoacil- ARNtAA se trasladan de los sitios P y A a los sitios E y P, respectivamente, y el cuarto codón del ARNm se ubica en el sitio A vacante. Al cabo de la translocación se produce la segunda unión peptídica, ahora entre el dipéptido del didpetidil-ARNt y el aminoácido del tercer nuevo aminoacil- ARNtAA. El tripeptidil ARNt que se forma queda ubicado en el sitio P. Mientras tanto, el ARNt que cedió el dipéptido abandona el sitio E y se dirige a la salida del ribosoma, lo que determina el fin del segundo episodio del alargamiento de la proteína.

10 Lo que ocurre durante los dos primeros episodios de la etapa de alargamiento de la síntesis proteica se repite en los siguientes. Por consecuencia, durante el tercer episodio se forma un tetrapeptidil ARNt y luego un peptidil ARNt cada vez más largos, cuyas localizaciones alternan entre los sitios P y E a medida que se producen las translocaciones y se suceden las uniones peptídicas. Se calcula que por segundo se agregan a la cadena a la cadena peptídica unos cinco aminoácidos. La energía que se gasta durante la formación de cada unión peptídica proviene de la ruptura de la unión química entre el ARNt ubicado en el sitio E y su aminoácido. En la sección anterior 16-7 se dijo que al formarse cada aminoacil -ARNt AA, la unión del aminoácido con el extremo aceptador del ARNt—más precisamente con su última adenina — consume la energía suministrada por un ATP. Por lo tanto, la energía que emplea la subunidad mayor del ribosoma para unir a los aminoácidos es aportada, en última instancia, por ese ATP. El cálculo de la energía que se gasta por cada aminoácido que se incorpora a una proteína en formación muestra que la síntesis proteica es un proceso muy costoso, ya que se requiere no solo el ATP recién mencionado sino también los dos GTP citados con anterioridad: el que se consume en el sitio A para que el aminoacil -ARNtAA se conecte con el ARNm y el que se gasta en la translocación. Como se dijo, con cada translocación el ribosoma se aleja del extremo 5’ del ARNm y se acerca al extremo 3’. Cabe agregar que cuando el ribosoma se halla a unos 30 codones del codón de iniciación, este es abordado por un segundo ribosoma y comienza la síntesis de una nueva copia de la proteína. Puesto que ello se repite muchas veces, al cabo de un tiempo se encuentran múltiples ribosomas a lo largo de todo el ARNm, separados entre sí por periodos 30 de codones. Esa asociación recibe el nombre se polirribosoma.

11 El alargamiento de la cadena proteica es promovido por factores de elongación

12 La síntesis proteica concluye cuando el ribosoma alcanza el codón de terminación La etapa de terminación de la síntesis proteica es regulada por factores de terminación— identificados con la sigla eRF (poreukaryotic releasing factor) — y tiene lugar tras la última translocación, es decir, cuando el codón de terminación del ARNm (UAA, UGA o UAG, indistintamente) llega al sitio A del ribosoma. Debido a que ello deja al sitio A sin el esperado aminoacil -ARNt AA, lo cual el factor eRF-1, que es capaz de reconocer a los tres codones de terminación. Ante la ausencia de un nuevo aminoacil -ARNtAA, el polipéptido del peptidil-ARnt— ubicado en el sitio P — se desliga del último ARNt y se independiza del ARNm y del ribosoma. El desprendimiento del polipéptido depende del factor eRF-3. Además requiere de energía, que es tomada de un GTP. De inmediato las subunidades menor y mayor rango del ribosoma se separan del ARNm. En el citosol integran un fondo común que abastece de subunidades ribosómicas para la formación de nuevos ribosomas en el mismo ARNm o en otros que se están traduciendo o que van a comenzar a hacerlo

13 El número de ribosomas en el polirribosoma, es decir, la suma de sitios en los que tiene lugar la síntesis de una proteína, se mantiene en forma relativamente constante. Es que cuando un ribosoma abandona el extremo 3’ del ARNm, se ensambla otro en el extremo 5. La síntesis continuada de una proteína a partir de un mismo ARNm —por el trabajo simultaneo de varios ribosomas— es interrumpida, en el momento que corresponde, por la acción de factores reguladores.

14 Dos temas médicos vinculados con la actividad de los ribosomas Al ser invadidas por bacterias, las células de algunos organismos inferiores elaboran sustancias llamadas antibióticos para defenderse de la infección. En muchos casos los antibióticos logran sus objetivos interfiriendo la síntesis proteica en los ribosomas de las bacterias, lo que las mata.

15 La puromicina usurpa el sitio A del ribosoma de modo que la cadena peptídica se liga al antibiótico y no a un aminoacil -ARNt AA, lo que interrumpe sus síntesis. Por ejemplo El cloranfenicol impide las uniones peptídicas La tetraciclina no permite que los aminoacil -ARNt AA ingresen en el sitio A La kirromicina inhibe la actividad de los factores de elongación La estreptomicina afecta el inicio de la traducción y distorsiona la fidelidad de la síntesis La eritromicina bloquea la translocación del ARNm

16 La tetraciclina no permite que los aminoacil -ARNt AA ingresen en el sitio A

17 La medicina ha traslado estos efectos a otros escenarios biológicos particularmente al organismo humano. Así, cuando determinadas bacterias infectan, estas pueden ser destruidas mediante la administración de antibióticos. Debe advertirse que la puromicina afecta también a los ribosomas de las células eucariotas, y por ese motivo su uso farmacológico es muy restringido. Por su parte, el cloranfenicol, la eritromicina, la tetraciclina y la kirromicina, si bien interfieren levemente la síntesis proteica en los ribosomas de las mitocondrias, lo cual refleja el posible origen procariótico de estos organoides Otro tema medico vinculado con los ribosomas corresponde al mecanismo de acción de la toxina diftérica, que ingresa en la célula por endocitosis y ribosila al factor de elongación EF-2, lo cual lo anula. Ello conduce un poco tiempo a la muerte celular.

18 Varias veces señalamos que la traducción del ARNm se produce en dirección 5’ a  3’ y que el aminoácido cifrado por el codón de iniciación, en el extremo 5’ del ARNm, es una metionina. Por lo tanto tanto, a ella le pertenece el grupo amino libre de la cadena proteica en formación. Esta metionina usualmente es removida, de manera que el segundo aminoácido pasa a la primera posición. La metionina situada en el extremo amino de la proteína suele ser removida En el extremo opuesto de la proteína se encuentra el aminoácido que lleva el grupo carboxilo libre de la cadena proteica, determinado por el triplete previo al codón de terminación. De estos datos se deduce que en cada unión peptídica que tiene lugar en el ribosoma, el grupo carboxilo es aportado por el ultimo aminoácido de la cadena peptídica en crecimiento (ubicada en el sitio P) y el grupo amino es cedido por el aminoácido del aminoacil -ARNt AA (ubicado en el sitio A).

19 Las proteínas emanadas de los ribosomas portan señales que las conducen hacia sus lugares de residencia Una célula de mamífero contiene alrededor de 10 10 proteínas, pero no más de 10.000 a 20.000 tipos distintos. Emanadas de los ribosomas, tales proteínas pueden permanecer en el citosol, o tener como destino el núcleo, las mitocondrias, los peroxisomas o el retículo endoplasmático. Por ejemplo las tubulinas y las enzimas de la glucólisis permanecen en el citosol, las histonas y las proteínas ribosómicas cruzan los poros nucleares e ingresan en el núcleo, las enzimas del ciclo de Krebs atraviesan las dos membranas de la mitocondria y alcanzan la matriz mitocondrial, la catalasa pasa a través de la membrana del peroxisoma y arriba a su matriz, etc. Las proteínas destinadas al retículo endoplasmático se sitúan en la membrana o en el interior del organoide