Proteínas: Síntesis

SINTESIS DE PROTEINAS
BIOQUIMICA
DIVISION ACADEMICA DE
CIENCIAS DE LA SALUD
UNIVERSIDAD JUAREZ
AUTONOMA DE TABASCO
PROTEINAS
 Las proteínas son biomoléculas formadas básicamente por
carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Pueden además
contener azufre y en algunos tipos de proteínas, fósforo,
hierro, magnesio y cobre entre otros elementos.
 La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar
a un péptido; si el nº de aa. que forma la molécula no
es mayor de 10, se denomina oligopéptido, si es
superior a 10 se llama polipéptido y si el nº es
superior a 50 aa. se habla ya de proteína.
ENLACE PEPTIDICO
 Los péptidos están
formados por la unión de
aminoácidos mediante un
enlace peptídico. Es un
enlace covalente que se
establece entre el grupo
carboxilo de un aa. y el
grupo amino del siguiente,
dando lugar al
desprendimiento de una
molécula de agua.
ESTRUCTURAS DE LAS
PROTEINAS
 La organización de una proteína viene
definida por cuatro niveles estructurales
denominados: estructura primaria,
estructura secundaria, estructura terciaria
y estructura cuaternaria. Cada una de estas
estructuras informa de la disposición de la
anterior en el espacio.
ESTRUCTURA
SECUNDARIA
 La estructura secundaria es la
disposición de la secuencia de
aminoácidos en el espacio.Los
aas., a medida que van siendo
enlazados durante la síntesis
de proteínas y gracias a la
capacidad de giro de sus
enlaces, adquieren una
disposición espacial estable, la
estructura secundaria. Existen
dos tipos de estructura
secundaria:
1. la a(alfa)-hélice
2. la conformación beta
•
•
CODIGO GENETICO
 El código genético viene a ser
un diccionario molecular.
Constituye las reglas de
correspondencia entre los
codones (grupo de tres
nucleótidos) y los aminoácidos
El codón, constituye una
palabra en el lenguaje de los
ácidos nucléicos, y esta palabra
es traducida por un aminoácido.
Este código es universal, desde
las bacterias hasta el hombre.
Es decir, la interpretación de
los codones por aminoácidos es
igual en todas las células, todas
"leen" de la misma manera los
genes.
RNAm
 El ARN mensajero es el que lleva la información para
la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden
en que se unirán los aminoácidos.
 Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN
mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De
hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una
proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una
misma molécula de ARN mensajero, está siendo
utilizada por varios ribosomas simultáneamente.
La síntesis proteica tiene lugar en el
ribosoma, que se arma en el citosol a
partir de dos subunidades. En el
ribosoma el ARN mensajero (ARNm) se
traduce en una proteína, para lo cual se
requiere también la intervención de los
ARN de transferencia (ARNt). El
trabajo de los ARNt consiste en tomar
del citosol a los aminoácidos y
conducirlos al ribosoma en el orden
marcado por los nucleótidos del ARNm,
que son los moldes del sistema.
LOS RIBOSOMAS ESTAN COMPUESTOS POR
DOS SUBUNIDADES
 Cada ribosoma está compuesto por dos subunidades - una
mayor y otra menor – identificadas con las siglas 40S y 60S
respectivamente (los números hacen referencia a los coeficientes
de sedimentación de las subunidades, es decir a las velocidades
con que sedimentan cuando son ultracentrifugadas, la 60S migra
más rápido al fondo del tubo).
 En la subunidad menor algunas proteínas forman dos áreas una al lado de la otra – denominadas sitio P (por peptidil) y sitio A
(por aminoacil).
 Por otro lado en la subunidad mayor las proteínas ribosómicas
formarían un túnel por el que saldría la cadena polipeptídica a
medida que se sintetiza.
PROCESO DE
TRANSCRIPCION
El proceso de síntesis de ARN o TRANSCRIPCIÓN, consiste en hacer una copia
complementaria de un trozo de ADN. El ARN se diferencia estructuralmente del
ADN en el azúcar, que es la ribosa y en una base, el uracilo, que reemplaza a la
timina. Además el ARN es una cadena sencilla.
El ADN, por tanto, es la "copia maestra" de la información genética, que
permanece en "reserva" dentro del núcleo.
El ARN, en cambio, es la "copia de trabajo" de la información genética. Este
ARN que lleva las instrucciones para la síntesis de proteínas se denomina
ARN mensajero.
La transcripción se realiza por la RNA polimerasa (400kDa), formada por
varias cadenas polipeptídicas. En E. coli tiene 5 subunidades (2a , b , b’, s y
w ). En eucariotas hay tres clases de RNA polimerasas, según el tipo de
RNA que se va a transcribir:
- RNA polimerasa I: Cataliza la síntesis del pre-rRNA, en el
nucléolo, que contiene los genes de las regiones organizadoras
nucleolares de diversos cromosomas. (40.000 moléculas/célula).
- RNA polimerasa II: Responsable de la síntesis del precursor de
los mRNA. (cantidad muy variable).
- RNA polimerasa III: Produce los tRNA y el rRNA 5S. (20.000
moléculas/célula).
La RNA polimerasa comienza a copiar cuando encuentra una secuencia
promotora de DNA, y termina cuando alcanza una señal de terminación. La
RNA polimerasa trabaja en cadena. Sobre el DNA se observan múltiples
moléculas de RNA polimerasa, cada una con un transcrito de RNA cuya longitud
aumenta conforme la polimerasa se aleja del punto de iniciación. El RNA
transcrito se une desde el primer momento a proteínas, cuyo aspecto y
composición es muy variable dependiendo del RNA de que se trate.
Todas las polimerasas van copiando en el sentido 5’ a 3’; por tanto, se copia
una sola cadena de la doble hélice de DNA. El promotor determina cuál de
las dos cadenas de DNA es copiada, ya que el promotor es una secuencia de
DNA y, por tanto, como la RNA polimerasa copia en sentido 5’ a 3’, sólo
puede copiar la cadena que vaya en sentido 3’ a 5’. También se pueden
copiar las dos cadenas a la vez, pero nunca en los mismos segmentos; las
polimerasas correrían en sentidos opuestos, pero siempre copiarían en
sentido 5’ a 3’. Para copiar la cadena de DNA debe abrirse la doble hélice,
lo que ocurre transitoriamente.
En la transcripción intervienen factores de naturaleza proteica de tres
tipos:
oFactores de transcripción
o Factores de iniciación
o Factores de elongación
La función del mRNA es codificar la síntesis proteica, que traducirá en
secuencias de aminoácidos las secuencias de tripletes de bases del ácido
nucleico. Una célula típica puede sintetizar entre 10.000-20.000 proteínas
diferentes.
RNA nuclear heterogéneo (hnRNA) o transcrito primario tiene unos 8.000
nucleótidos (llegando hasta 20.000) y contiene segmentos que se
traducirán como aminoácidos (exones) y segmentos no codificantes
(intrones o secuencias intercaladas) y, además secuencias reguladoras a las
que se unirán las proteínas de regulación génica. A continuación, esté
transcrito sufre un proceso de maduración, en el que se cortan y empalman
largas secuencias de RNA (splicing), para eliminar los intrones y dar lugar al
mRNA definitivo que es selectivamente transportado al citoplasma. En este
proceso, la mayor parte del hnRNA (90% de media) se elimina y degrada en
el núcleo.
Caperuza 5’: Al extremo 5’ del transcrito se le añade un nucleótido
especial la 7-metil-guanosina trifosfatada. Esta caperuza se le añade
cuando se llevan sintetizados unos 30 nucleótidos, y sirve para que la
subunidad pequeña del ribosoma reconozca el mRNA y se una a él en la
síntesis proteica. También se piensa que protege al RNA de su
degradación durante su formación.
- Secuencia poli-A: En el extremo 3’ se añade una cadena de unos 200
residuos poliadenilados (polimerasa de poli-A). La cola poli-A
desempeñaría las funciones:
- Interviene en la exportación del mRNA al citoplasma.
- Contribuye a la estabilidad del mRNA en el citoplasma.
- Sirve de señal de reconocimiento al ribosoma.
PRIMERA ETAPA
En una primera etapa, una
enzima, la ARN-polimerasa se
asocia a una región del
ADN,denominada promotor, la
enzima pasa de una
configuración cerrada a
abierta, y desenrolla una
vuelta de hélice, permitiendo
la polimerización del ARN a
partir de una de las hebras
de ADN que se utiliza como
patrón.
SEGUNDA ETAPÁ
La ARN-polimerasa, se desplaza por la hebra patrón, insertando
nucleótidos de ARN, siguiendo la complementariedad de bases.
Secuencia de ADN:
3'... TACGCT...5'
Secuencia de ARNm:
5'...UAGCGA...3'
TERCERA ETAPA
Cuando se ha copiado toda la hebra, al final del proceso , la cadena
de ARN queda libre y el ADN se cierra de nuevo, por apareamiento
de sus cadenas complementarias.
De esta forma, las instrucciones genéticas copiadas o transcritas al
ARN están listas para salir al citoplasma.
SINTESIS
La síntesis de las proteínas
se divide en tres etapas
La etapa de iniciación
La etapa de alargamiento
La etapa de terminación
ETAPA DE INICIACION
 Es regulada por
proteínas citosólicas
denominadas factores
de iníciación (IF), que
provocan dos hechos
separados pero
concurrentes , uno en el
extremo 5´del ARNm y
otro en la subunidad
menor del ribosoma
 Comienza por el triplete iniciador del ARNm (AUG), que está próximo a
la caperuza 5'. Este triplete va precedido de la secuencia AGGAGG
(secuencia de Shine-Dalgarno ) que es la zona de unión con el ribosoma.
 Una vez encajado el ARNt-metionina, se liberan los FI y
dejan paso a la subunidad mayor del ribosoma, formandose
así el ribosoma completo y funcional. En él hay dos sitios
claves:
 Sitio P (sitio peptidil) ocupado por el ARNt-metionina
 Sitio A (sitio aminoacil) que está libre para recibir un
segundo ARNt (sólo el que su anticodón coincida con el del
codón del ARNm) cargado con un nuevo aminoácido
ETAPA DE ALARGAMIENTO
 Comienza cuando al sitio A del ribosoma se acerca otro
aminoacil-ARNtAA, compatible con el segundo codón del ARNm,
con el cual se une. La reacción es mediada por un factor de
elongación llamado EF-1 y consume energía, que es aportada
por un GTP
 Al quedar el aminoacil-ARNtAA cerca del metionil-ARN[t]met. la
metionina localizada en el sitio P, al tiempo que se desacopla del.
ARNt[i], se liga - mediante una unión peptidica - al aminoácido
ubicado en el sitio A. Se forma así un dipeptidil-ARNt, que
continúa ubicado en el sitio A. Su permanencia en este sitio es
breve, en seguida veremos por qué.
 La unión peptídica es catalizada por la subunidad mayor
del ribosoma. Debe agregarse que la energía requerida
para consumar esa unión proviene de la ruptura de otra
unión química , aquella que liga al aminoácido con la
adenina en el brazo aceptador del ARNt. Como en el
caso del metionil – ARNt [i]met, la ruptura química tiene
lugar siempre en el sitio P.
 Entre tanto, fuera del ribosoma, esperando para
ingresar, se encuentra el tercer codón del ARNm.
Aborda el ribosoma cuando el ARNm se corre tres
nucleótidos en dirección de su extremo 5´. Este proceso
– llamado traslocación – es mediado por el el factor de
elongación EF-2 y también consume energía ahora
aportada por un GTP
ETAPA DE TERMINACION
 La síntesis proteica concluye cuando el ribosoma
alcanza el codón de terminación.
 Determina la conclusión de la síntesis de la
proteína cuando el sitio A del ribosoma es
abordado por el codón de terminación del ARNm
(UAA, UGA o UAG, indistintamente). Ello deja al
sitio A sin el esperado aminoacil-ARNtAA, aunque
pronto es ocupado por un factor de terminación
llamado eRF (eucaryotic releasing factor), que
sabe reconocer a los tres codones de terminación.
 En síntesis la terminación de la cadena
polipeptídica está señalada por el ARNm
mediante un codón que no especifica la
incorporación de ningún aminoácido . Ese
codón de terminación puede ser UAA, UGA o
UAG, y sobre él no se une ningún ARNt. En
cambio, es reconocido por dos proteínas
llamadas factores de liberación (eRF). Cuando
esto sucede, la proteína terminada se libera
del último ARNt, que también se separa del
ARNm. Por último también se disocian las
subunidades ribosómicas. Todos estos
elementos pueden ser reutilizados en una
nueva síntesis.
SINTESIS DE PROTEINAS
COMENTARIOS
ASESOR:
M. En C. MARIA DEL CARMEN BERMUDEZ HERRERA.
RESPONSABLES:
ROGER DE J. CORNELIO GONZALEZ.
ANGEL MARTINEZ INTERIANO.
VIRIDIANA CANO VINAGRE.
1RO “A”
MEDICO CIRUJANO
GRACIAS POR SU
ATENCION