inicio de la traducción procarionte

Etapas de la traducción
Inicio
Alargamiento
Terminación
En procariontes: la
traducción continúa a
la transcripción
La proteína se sintetiza
empezando en el
amino terminal
Sitios en el ribosoma
Centro peptidil transferasa (PTC)
A: aceptor (aminoacil)
P: peptidil
E: salida (exit)
Centro activador
de GTPasa
Centro decodificador
Inicio
subunidades ribosoma
mRNA
tRNAi-met
factores de inicio
GTP
La interacción de la secuencia Shine-Dalgarno del
mRNA con el rRNA 16S ubica el inicio de la
traducción en procariotes
Secuencia de reconocimiento del inicio de
la traducción en procariontes: secuencia
Shine-Dalgarno
Presente en la región 5’ del mRNA, antes del codón de inicio de la traducción
La secuencia Shine-Dalgarno
interacciona con el rRNA16S (subunidad
pequeña del ribosoma)
En bacterias la selección del codón de inicio se realiza
por interacción entre el mensaje y el ribosoma
Shine-Dalgarno
5´AGGAGGU3´
INICIO
Para el inicio de la traducción:
 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 inicio de la traducción IFs (bacteria)
o eIFs (eucariontes)
Aminoácido
con el que
se inicia la
traducción
en
procariotes
En procariontes existen dos tRNAs de Metionina,
uno iniciador y otro alargador
El fMet-tRNA iniciador tiene
características especiales
En la mitad de las proteínas,
la metionina es removida
Reconoce los codones AUG ó GUG
INICIO DE LA TRADUCCIÓN PROCARIONTE
IF1
IF2
IF3
50S
30S
[Mg2+]
+
3
fMet
3
1
GDP
2
fMet
2
Shine-Dalgarno
fMet
3
1
3
AUG
+
GTP
fMet
2
2
1
AUG
complejo de inicio de
la traducción
GTP
3
1
GTP
FACTORES DE INICIO DE LA TRADUCCIÓN (PROCARIONTES)
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 60S. Participa en el
reconocimiento codon-anticodon
f-met
5’
aa-tRNA
IF3
IF1
E P A
3’
adición del 5’ 7mGpppG (cap)
Procesamientos del mRNA
eucarionte:
terminación
splicing
- Capping
- Splicing
poliadenilación
exportación
- Poliadenilación nuclear
- Exportación nuclear
- Poliadenilación citoplasmática
- Localización citoplasmática
almacenaje
Traducción
Almacenaje
traducción
Degradación
degradación
En eucariotes se forma un complejo circularizado
con los extremos 5’ y 3’ del mRNA
Esto constituye el complejo 43S
eIF2•GTP se une a tRNA-met para unirlo al
complejo 43S
eIF2B
intercambia
GDP x GTP
en eIF2
eIF2•GDP
Complejo mRNA-43S  Complejo 48S
(cuando ya se une el MettRNA)
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
el paso del 40S
Después de la formación del complejo ternario 48S, la
subunidad grande del ribosoma se ensambla. Con este
evento el ribosoma está listo para el alargamiento.
Entorno del codón de inicio AUG
En eucariontes: el primer AUG que permita pausar
el ribosoma debe tener un entorno adecuado
5’CAP
40S
C
C
A
G
C
consenso
C
A U G
G
Resumen inicio
de la
traducción en
eucariontes
eIF3-eIF4G
eIF4G: una proteína de anclaje
PABP
2Apro
eIF4E
eIF4A
eIF4A
eIF3
132
1046
572 642
1201
1411 1560
Porción utilizada para la traducción
independiente de Cap
PABP
eIF4A
eIF4E
eIF4A
eIF3
132
Ya no funciona en
traducción
572
642
1046
1201
1411 1560
X TRADUCCIÓN DEPENDIENTE DE 5’ CAP
Apoptosis
Infeccion viral
Ciertos puntos del ciclo celular
La iniciación de la traducción mediada por IRES
(sitio de entrada interna del ribosoma) conlleva un
inicio de la traducción independiente de CAP
Los IRES presentan estructuras secundarias fundamentales
para su función
No existen motivos conservados dentro de estas secuencias, su
actividad depende la integridad estructural
La iniciación mediada por IRES no requiere al factor eIF4E, su
dependencia de otros factores de inicio de la traducción es
variable.
•
•
•
•
•
Rhinovirus
Poliovirus
Hepatitis A Virus
Encephalomyocarditis Virus
Foot and Mouth Disease Virus
Alargamiento
ribosoma
mRNA
tRNAs-aa
factores de alargamiento (elongation factors)
GTP
GTP
x aa
Entrada del aminoacil tRNA
Factores de alargamiento
Bacteria
EF-Tu
EF-Ts
EF-G
Eucariontes
eEF-1
eEF-1
eEF-2
1. Posicionamiento del aa-tRNAaa
elongador correcto (EF-Tu/eEF-1) en
el sitio A
2. Hidrólisis de GTP y cambio
conformacional.
Para regenerar EFTu•GTP
se requiere EF-Ts
Formación del
enlace peptídico
Bacteria
Eucariontes
La actividad peptidil transferasa, encargada
de formar el enlace peptídico, no está en
una proteína sino en el rRNA 23S y está
conservada en todos los organismos
3. Ataque nucleofílico amino del aa2 al
carboxilo del aa1
4. Posicionamiento del péptido sobre
el tRNA del 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 alargamiento
Terminación
ribosoma
mRNA
factores de terminación
GTP
proteína
subunidades ribosoma
mRNA
tRNA libre
Factores de terminación
Bacteria
Eucariontes
RF1
eRF1
RF2
RF3
eRF3
RRF (ribosome release factor)
IF3
EF-G
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
TRADUCCIÓN
Iniciación
Alargamiento
Terminación
1 GTP (1er aminoácido)
2 GTPs /aa
1 GTP
Tarea: ¿Cuántos GTPs y ATPs se requieren para la síntesis de una
proteína de 300 aa?
Antibióticos inhibidores de la
traducción
Antibiótico/Toxina Organismo
Función
Tetraciclina
Procarionte
Sitio A subunidad 30S
Cloramfenicol
Procarionte
Centro PTC subunidad 50S
Puromicina
Procarionte/Euca- Centro PTC subunidad 50S
rionte
Eritromicina
Procarionte
Tunel de salida del péptido
naciente
Acido fusídico
Procarionte
EF-G
Ricina
Procarionte
Modifica el RNA en el centro
activador de GTPasa
Toxina de difteria
Eucarionte
Modifica EF-1A
Cicloheximida
Eucarionte
Translocación del ribosoma
durante elongación
La puromicina inhibe la traducción
porque se parece al aminoacil-tRNA
La kirromicina bloquea a EF-Tu
El ácido fusídico bloquea a EF-G
Otros antibióticos...
¿Qué es lo que puede limitar la síntesis de
proteínas en eucariontes?
1. Cantidad y eficiencia de mRNAs
(específica)
2. Abundancia de ribosomas (global)
3. Actividad de la maquinaria traduccional
(global o específica)
4. Velocidad de alargamiento (global o
específica)
Los dos
principales
puntos de
regulación de la
traducción en
eucariontes
eIF2  GTP
eIF4E
eIF4G
eIF2B
tRNAmet
2
Formación del
complejo ternario
PABP
1
Reconocimiento
del mRNA por
el complejo 43S