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7.7: Traducción

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    53043
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    Fuente: BiochemFFA_7_6.pdf. Todo el libro de texto está disponible de forma gratuita de los autores en http://biochem.science.oregonstate.edu/content/biochemistry-free-and-easy

    La traducción es el proceso por el cual se utiliza la información en los ARNm para dirigir la síntesis de proteínas. Como has aprendido en biología introductoria, en células eucariotas, este proceso se lleva a cabo en el citoplasma de la célula, por grandes máquinas ARN-proteína llamadas ribosomas. Los ribosomas contienen ARN ribosómico (ARNr) y proteínas. Las proteínas y ARNr se organizan en dos subunidades, una grande y una pequeña. Los ribosomas funcionan uniéndose a los ARNm y manteniéndolos de una manera que permite que los aminoácidos codificados por el ARN se unan secuencialmente para formar un polipéptido. Los ARN de transferencia son los portadores de los aminoácidos apropiados al ribosoma.

    El Código Genético

    Hablamos de genes (es decir, ADN) que codifican proteínas y el dogma central, que establece que el ADN hace que el ARN haga proteína. ¿Qué significa esto en realidad? Un código puede considerarse como un sistema para almacenar o comunicar información. Un ejemplo familiar es el uso de letras para representar los nombres de los aeropuertos (por ejemplo, PDX para Portland, Oregon y ORD para O'Hare de Chicago). Cuando una etiqueta en su equipaje muestra PDX como destino, transmite información de que su bolsa debe enviarse a Portland, Oregon. Para funcionar bien, dicha configuración debe tener identificadores únicos para cada aeropuerto y personas que puedan decodificar los identificadores correctamente. Es decir, PDX debe ser solo para Portland, Oregon y ningún otro aeropuerto. Además, los manipuladores de equipaje deben poder reconocer correctamente lo que significa PDX, para que su equipaje no aterrice en Phoenix, en su lugar.

    ¿Cómo se relaciona esto con los genes y las proteínas que codifican?

    Los genes se transcriben primero en ARNm, como ya hemos comentado. La secuencia de un ARNm, copiado de un gen, especifica directamente la secuencia de aminoácidos en la proteína que codifica. Cada aminoácido en la proteína está especificado por una secuencia de 3 bases llamada codón en el ARNm (Figura 7.81). Por ejemplo, el aminoácido triptófano está codificado por la secuencia UGG en un ARNm. Todos los veinte aminoácidos utilizados para construir proteínas tienen, asimismo, secuencias de 3 bases que las codifican.

    Degeneración

    Dado que hay 4 bases en el ARN, el número de diferentes combinaciones de 3 bases que son posibles es de 43, o 64. Sin embargo, solo hay 20 aminoácidos que se utilizan en la construcción de proteínas en las células. Esta discrepancia en el número de codones posibles y el número real de aminoácidos que especifican se explica por el hecho de que el mismo aminoácido puede ser especificado por más de un codón. De hecho, con la excepción de los aminoácidos metionina y triptófano, todos los demás aminoácidos están codificados por múltiples codones. Los codones para el mismo aminoácido suelen estar relacionados, siendo las dos primeras bases iguales y siendo la tercera variable. Un ejemplo serían los codones para alanina: GCU, GCA, GCC y GCG representan todos alanina. Este tipo de redundancia en el código genético se denomina degeneración.

    Codones de parada e inicio

    Tres de los 64 codones son los que se conocen como codones de terminación o terminación, y como su nombre indica, indican el final de una secuencia codificante de proteínas. El codón para metionina, AUG, se utiliza como codón de iniciación o inicio para la mayoría de las proteínas. Este ingenioso sistema se utiliza para dirigir el ensamblaje de una proteína de la misma manera que podrías ensartar cuentas de colores en un orden particular usando instrucciones que usaban símbolos como UGG para una cuenta roja, seguido de UUU para una cuenta verde, CAC para amarillo, y así sucesivamente, hasta que llegaste a UGA, indicando que debe dejar de encordar cuentas.

    Traducir el código

    Si bien los ribosomas son literalmente las fábricas que unen aminoácidos usando las instrucciones en los ARNm, otra clase de moléculas de ARN, los ARN de transferencia (ARNt) también son necesarios para la traducción (Figura 7.83 e Interactive 7.1). Los ARN de transferencia son moléculas de ARN pequeñas, de aproximadamente 75-90 nucleótidos de longitud, que funcionan para 'interpretar' las instrucciones en el ARNm durante la síntesis de proteínas. Los ARN de transferencia son ampliamente modificados postranscripcionalmente y contienen un gran número de bases inusuales. Las secuencias de los ARNt tienen varias regiones autocomplementarias, donde el ARNt monocatenario se pliega sobre sí mismo y pares de bases para formar lo que a veces se describe como una estructura de hoja de trébol.

    Esta estructura es crucial para la función del ARNt, proporcionando tanto los sitios para la unión del aminoácido apropiado como para el reconocimiento de codones en el ARNm. En términos de la analogía de cuentas anterior, alguien o algo tiene que poder traer una cuenta roja cuando las instrucciones indican UGG, y una cuenta verde cuando las instrucciones dicen UUU. Esta, entonces, es la función de los ARNt. Deben ser capaces de llevar el aminoácido correspondiente a las instrucciones al ribosoma.

    Especificidad de t-ARN

    Un ARN de transferencia dado es específico para un aminoácido particular. Se une covalentemente en su extremo 3' al aminoácido apropiado por una enzima llamada aminoacil ARNt sintetasa. Por ejemplo, existe un ARN de transferencia que es específico del aminoácido triptófano, y una aminoacil ARNt sintetasa correspondiente, llamada triptófanil ARNt sintetasa, que puede unir el triptófano específicamente a este ARNt. Asimismo, existe una aminoacil ARNt sintetasa específica para cada aminoácido. Se dice que un ARNt con un aminoácido unido al mismo está cargado (Figura 7.84). Es necesario un conjunto de ARNt cargados para llevar a cabo la síntesis de proteínas. ¿De qué manera estos ARNt, portadores de aminoácidos específicos, ayudan al ribosoma a ensartar los aminoácidos correctos, según lo especificado por la secuencia del ARNm?

    Reconocimiento de codones

    Como ya sabemos, la secuencia de aminoácidos de la proteína está determinada por el orden de los codones en el ARNm. También se han cargado ARNt portadores de los diversos aminoácidos presentes.

    ¿Cómo se unen los aminoácidos entre sí en el orden indicado por la secuencia de bases del ARNm? Esto requiere el reconocimiento de los codones en el ARNm por los ARNt cargados apropiados. El aminoácido triptófano, como señalamos, está especificado por el codón UGG en el ARNm. Este codón debe ser reconocido por un ARNt cargado con triptófano. Cada ARNt tiene una secuencia de 3 bases, el anticodón, que es complementario al codón para el aminoácido que lleva. Cuando el ARNt encuentra el codón para su aminoácido en el ARN mensajero, el anticodón se emparejará por bases con el codón. Para el ARNt triptófano así es como se vería:

    Secuencia del codón de triptófano en ARNm:

    5' UGG 3'

    Secuencia anticodón en ARNt de triptófano:

    5' CCA 3'

    Obsérvese que ambas secuencias están escritas, por convención, en la dirección 5' a 3'. Para emparejar bases, sin embargo, deben orientarse en direcciones opuestas (antiparalelas). El par de bases codon-anticodón en la orientación antiparalela sería entonces:

    5' UGG 3'
    3' ACC 5'

    El apareamiento de bases del anticodón en un ARNt cargado con el codón en el ARNm es lo que lleva los aminoácidos correctos al ribosoma para agregarlos a la cadena proteica en crecimiento (Figura 7.85).

    Hacer un polipéptido

    Con una idea de los diversos componentes necesarios para la traducción y cómo funcionan, ahora podemos echar un vistazo al proceso de síntesis de proteínas. Los principales pasos en el proceso son similares en procariotas y eucariotas. Como ya señalamos, los ribosomas se unen a los ARNm y facilitan la interacción entre los codones en el ARNm y los anticodones en los ARNt cargados.

    Los ribosomas tienen dos sitios (sitio P y sitio A) para unirse y posicionar ARNt cargados de manera que cada uno pueda formar pares de bases entre su anticodón y un codón a partir del ARNm. El codón de inicio (AUG) se posiciona para emparejar bases con el ARNt en el sitio P (sitio peptidilo). A continuación, el ARNt cargado complementario al codón adyacente al codón de inicio se une y ocupa el sitio A (sitio aminoacilo) en el ribosoma (Figura 7.86).

    En este punto, el ribosoma une los aminoácidos transportados en cada ARNt haciendo un enlace peptídico. El enlace entre el aminoácido y el ARNt en el sitio P se rompe y el dipéptido se une al ARNt en el sitio A.

    Luego se libera el ARNt iniciador sin su aminoácido, moviéndose a un sitio conocido como Exit o sitio E, mientras que el segundo ARNt que porta el dipéptido (y el codón al que está emparejado por bases) se mueve hacia el sitio P. El sitio A ahora está listo con un nuevo codón para el siguiente ARNt cargado entrante. Este proceso se repite, con el ribosoma moviéndose sobre el ARNm un codón a la vez, hasta que el codón de parada alcanza el sitio A. En este punto, un factor de liberación se une en el sitio A, y ayuda a liberar el polipéptido completo del ribosoma. El ribosoma luego se disocia en las subunidades pequeñas y grandes, una vez más.

    Tres pasos

    Habiendo considerado los pasos de la traducción en términos más amplios, ahora podemos mirarlos con mayor detalle. Consideraremos los tres pasos de la traducción (bel0w) individualmente.

    Inicio (unión de las subunidades ribosómicas al transcrito y ARNt iniciador)
    Alargamiento (adición repetida de aminoácidos al polipéptido en crecimiento, basado en la secuencia del ARNm - Figura 7.87)
    Terminación (liberación del polipéptido completado y disociación de el ribosoma en sus subunidades).

    Ya sabemos que los ARNm procesados son enviados desde el núcleo al citoplasma en células eucariotas, mientras que en las células procariotas, la transcripción y traducción ocurren en un solo compartimento celular. Las subunidades pequeñas y grandes de ribosomas, cada una compuesta por ARNs y proteínas característicos, se encuentran en el citoplasma y se ensamblan sobre los ARNm para formar ribosomas completos que llevan a cabo la traducción. Tanto las subunidades ribosómicas procariotas como las eucariotas están compuestas por uno o más ARNr principales junto con un gran número de proteínas ribosómicas. Las subunidades pequeñas de las células procariotas se denominan subunidades ribosómicas 30S, mientras que sus contrapartes en eucariotas son las subunidades 40S. Las subunidades ribosómicas grandes en procariotas son las subunidades 50S, mientras que las de las células eucariotas son 60S. Estas diferencias reflejan la mayor masa de ribosomas eucariotas. Los componentes de ARNr de los ribosomas son importantes para el reconocimiento del extremo 5' del ARNm, y también desempeñan un papel catalítico en la formación de enlaces peptídicos.

    Iniciación

    Los ARN mensajeros tienen secuencias no codificantes tanto en sus extremos 5' como 3', con la región codificante de proteína real intercalada entre estas regiones no traducidas (llamadas 5' UTR y 3' UTR, respectivamente). El ribosoma debe ser capaz de reconocer el extremo 5' del ARNm y unirse a él, luego determinar dónde se encuentra el codón de inicio. Es importante señalar que tanto en procariotas como eucariotas, los ribosomas se ensamblan en el extremo 5' del transcrito por la unión escalonada de las subunidades pequeñas y grandes. La subunidad pequeña se une primero al ARNm en secuencias específicas en la UTR 5'. La subunidad grande luego se une al complejo del ARNm y la subunidad pequeña, para formar el ribosoma completo.

    ARNt iniciador

    La iniciación también requiere la unión del primer ARNt al ribosoma. Como hemos señalado anteriormente, el codón de iniciación, o inicio suele ser AUG, que codifica para el aminoácido metionina. Así, el ARNt iniciador es uno que porta metionina y se designa como ARNt o ARNt de metionilo. En bacterias, la metionina en el ARNt iniciador se modifica mediante la adición de un grupo formilo, y se denomina ARNtFMET. El ARNt iniciador que lleva metionina al AUG es diferente de los ARNt que portan metionina destinada a otras posiciones en las proteínas. Como tal, el ARNt iniciador a veces se denomina ARNt.

    Iniciación procariota

    En procariotas, el extremo 5' del ARNm es el único extremo libre disponible, ya que la transcripción está estrechamente acoplada a la traducción y el ARNm completo no se transcribe antes de que comience la traducción. Sin embargo, el ribosoma debe estar correctamente posicionado en el extremo 5' del ARN mensajero para iniciar la traducción. ¿Cómo “sabe” el ribosoma exactamente dónde unirse en la 5'UTR del ARNm?

    Secuencia Shine-Dalgarno

    El examen de las secuencias aguas arriba del codón de inicio en ARNm procariotas revela que hay una secuencia corta rica en purinas por delante del codón de inicio que es crucial para el reconocimiento y unión por la subunidad ribosómica pequeña (Figura 7.89). Esta secuencia, denominada secuencia Shine-Dalgarno, es complementaria a un tramo de pirimidinas en el extremo 3' del componente de ARNr 16S de la subunidad ribosómica pequeña (Figura 7.90). El emparejamiento de bases entre estas secuencias complementarias posiciona la subunidad ribosómica pequeña en el punto derecho del ARNm, con el codón de inicio AUG en el sitio P.

    Factores de iniciación

    La unión de la subunidad ribosómica pequeña al ARNm requiere la asistencia de tres factores proteicos llamados Factores de Iniciación 1, 2 y 3 (IF1, IF2, IF3). Estas proteínas, que están asociadas con la subunidad ribosómica pequeña, son necesarias para su unión al ARNm, pero se disocian de él cuando se une la subunidad ribosómica 50S. De estas proteínas, IF3 es importante para la unión de la subunidad pequeña al ARNm, mientras que IF2 está involucrado en llevar el ARNt iniciador al sitio P parcial de la subunidad ribosómica pequeña. IF1 ocupa el sitio A, evitando la unión del ARNt iniciador en ese sitio.

    Una vez que la subunidad ribosómica pequeña se une al ARNm y el ARNt iniciador se posiciona en el sitio P, se recluta la subunidad ribosómica grande y se forma el complejo de iniciación. La unión de la subunidad ribosómica 50S se acompaña de la disociación de los tres factores de iniciación. La eliminación de IF1 del sitio A en el ribosoma libera el sitio para la unión del ARNt cargado correspondiente al segundo codón (Figura 7.91).

    Iniciación eucariota

    En eucariotas, la iniciación sigue un patrón similar, aunque el orden de los eventos y los factores específicos de iniciación son diferentes.

    Los eucariotas tienen una gran cantidad de IF que se conocen como EIF (factores de iniciación eucariotas). Estos factores de iniciación están involucrados en la unión del ARNt iniciador a la subunidad pequeña, así como en la asociación de la subunidad pequeña con ARNm y posterior unión de la subunidad grande.

    Ensamblaje de ribosomas

    El ensamblaje de la maquinaria de traducción en eucariotas comienza con la unión del ARNt iniciador a la subunidad 40S (pequeña). Este paso requiere la asistencia de eIF2 y eIF3. A continuación, la subunidad pequeña con el ARNt iniciador se une al casquete 7-metil G en el extremo 5' del ARNm. La subunidad 40S luego se mueve a lo largo del ARNm, buscando un codón de inicio a. La unión de la subunidad ribosómica al ARNm depende no solo de encontrar un AUG, sino de las secuencias que rodean el codón.

    Secuencias de Kozak

    Secuencias específicas que rodean al AUG, llamadas secuencias de Kozak para el científico que las definió, han demostrado ser necesarias para la unión de la subunidad 40S, siendo especialmente importantes las bases en -4 y +1 respecto al AUG (Figura 7.92). Una vez que la subunidad pequeña está posicionada correctamente, la subunidad ribosómica grande (60S) se une, formando el complejo de iniciación.

    Alargamiento

    Después de ensamblar el ribosoma con el ARNt iniciador posicionado en el AUG en el sitio P, puede comenzar la adición de aminoácidos adicionales. Tanto en procariotas como en eucariotas, el alargamiento de la cadena polipeptídica requiere la asistencia de factores de elongación. En bacterias, la unión del segundo ARNt cargado en el sitio A requiere el factor de elongación EF-Tu complejado con GTP (Figura 7.93). Cuando el ARNt cargado se ha cargado en el sitio A, EF-Tu hidroliza el GTP a GDP y se disocia del ribosoma. El EF-Tu libre puede entonces trabajar con otro ARNt cargado para ayudar a posicionarlo en el sitio A (Figura 7.94), luego de intercambiar su PIB por un nuevo GTP.

    El paso correspondiente en células eucariotas depende del factor de elongación EEF1α.GTP. Una vez que tanto el sitio P como el sitio A están ocupados, la metionina transportada por el ARNt en el sitio P se une al aminoácido portado por el ARNt en el sitio A, formando un enlace peptídico.

    La reacción que une los aminoácidos ocurre en el centro ribosómico peptidil-transferasa, que forma parte de la subunidad ribosómica grande (Figura 7.95).

    Ribozima

    Curiosamente, existe una fuerte evidencia de que esta reacción es catalizada por componentes de ARNr de la subunidad grande, haciendo de la formación de enlaces peptídicos un ejemplo de la actividad de las enzimas ARN, o ribozimas. El resultado de la actividad peptidil-transferasa es que el ARNt en el sitio A tiene ahora dos aminoácidos unidos a él, mientras que el ARNt en el sitio P no tiene ninguno. Este ARNt “vacío” o desacilado se mueve al sitio E en el ribosoma, del que puede salir. El ARNt en el sitio A, luego se mueve para ocupar el sitio P desocupado, dejando el sitio A abierto para el siguiente ARNt cargado entrante. Otro factor de elongación más, EF-G complejado con GTP, es necesario para la translocación del ribosoma a lo largo del ARNm en bacterias, mientras que en eucariotas, este papel lo juega EEF2.gTP. Los ciclos repetidos de estas etapas dan como resultado la elongación del polipéptido en un aminoácido por ciclo, hasta que un codón de terminación o terminación está en el sitio A.

    Terminación

    Cuando un codón de parada está en el sitio A, se necesitan proteínas llamadas factores de liberación (RFs) para reconocer el codón de terminación y escindir y liberar el polipéptido recién hecho. En bacterias, RF1 es un factor de liberación que puede reconocer el codón de parada UAG, mientras que RF2 reconoce UGA. Tanto RF1 como RF2 pueden reconocer UAA. Un tercer factor de liberación, RF3, trabaja con RF1 y RF2 para hidrolizar el enlace entre el polipéptido y el ARNt final, para liberar la proteína recién sintetizada. A esto le sigue la disociación de las subunidades ribosómicas del ARNm, finalizando el proceso de traducción.

    Procesamiento de polipéptidos

    ¿Qué sucede con el polipéptido recién sintetizado después de que se libera del ribosoma? Como saben, las proteínas funcionales no son simplemente cadenas de aminoácidos. El polipéptido debe plegarse adecuadamente para realizar su función en la célula. También puede sufrir una variedad de modificaciones como la adición de grupos fosfato, azúcares, lípidos, etc. Algunas proteínas se producen como precursores inactivos que deben ser escindidos por proteasas para ser funcionales.

    Un desafío adicional en las células eucariotas es la presencia de compartimentos internos acotados a la membrana. Cada compartimento contiene diferentes proteínas con diferentes funciones. Pero la gran mayoría de las proteínas en las células eucariotas están hechas por ribosomas, libres o unidos a la membrana, en el citoplasma de la célula (las excepciones son un puñado de proteínas elaboradas dentro de mitocondrias y cloroplastos).

    Entrega

    Cada una de las miles de proteínas elaboradas en el citoplasma debe, por lo tanto, ser entregadas al compartimento celular apropiado en el que funcione. Algunas proteínas se entregan a sus destinos en estado desplegado, y se pliegan dentro del compartimento en el que funcionan. Otros están completamente plegados y pueden ser modificados postraduccionalmente antes de ser enviados a sus destinos celulares (o extracelulares).

    Algunas proteínas se entregan a medida que se van sintetizando (co-traduccionalmente - ver Película 7.3) mientras que otras se clasifican en sus compartimentos postraduccionalmente. Pero, con la excepción de las proteínas citosólicas, todas las proteínas deben cruzar barreras de membrana, a través de canales de membrana u otras “puertas”, o por transporte dentro de vesículas de membrana que se fusionan con la membrana del orgánulo diana para entregar su contenido.

    Modificaciones de plegado y postraduccionales

    El plegamiento adecuado de una proteína en su conformación tridimensional es necesario para que funcione de manera efectiva. Como se describió en un capítulo anterior (HERE), el plegamiento de una proteína está influenciado en gran medida por interacciones hidrofóbicas que dan como resultado el plegamiento de la proteína de tal manera que posicione los residuos hidrófobos en el interior, o núcleo, de la proteína, lejos del ambiente acuoso de la célula.

    El plegamiento adecuado también puede implicar la interacción de regiones del polipéptido que están distantes entre sí, de modo que porciones de la región N-terminal del polipéptido pueden estar muy cerca de partes del extremo C de la molécula plegada final.

    A medida que un polipéptido emerge del ribosoma, sin embargo, la región N-terminal del polipéptido puede comenzar a plegarse sobre sí misma, interactuando partes adyacentes de la cadena de manera inapropiada, antes de que se haya hecho toda la proteína. Esto puede resultar en un plegamiento incorrecto de la proteína y el consiguiente mal funcionamiento. Para evitar el mal plegamiento, las células tienen chaperonas proteicas, cuya función es unirse y proteger regiones de polipéptidos a medida que emergen del ribosoma, y evitar que interactúen indebidamente entre sí o con otras proteínas cercanas, hasta que puedan plegarse en su forma final correcta (Figura 7.98) ). Además, hay clases de chaperonas que son capaces de secuestrar proteínas de tal manera que permiten el despliegue y replegamiento de polipéptidos mal plegados. Estas proteínas aseguran que la gran mayoría de las proteínas en las células se plieguen en sus formas tridimensionales correctas y funcionales.

    Clasificación de proteínas

    El proceso por el cual las proteínas se identifican como pertenecientes a un compartimento particular y luego se entregan correctamente a ese destino se conoce como clasificación de proteínas. ¿Cómo sabe una célula a dónde se debe enviar una proteína en particular?

    Las proteínas tienen “etiquetas de dirección” o señales de clasificación que indican a qué compartimento celular están destinadas. Las señales de clasificación características se encuentran en proteínas que se envían al núcleo, al RE (Figura 7.99), a las mitocondrias, etc.

    Secuencias de señal

    ¿Qué aspecto tienen estas señales de clasificación?
    La mayoría de las señales de clasificación (también llamadas secuencias señal) son tramos cortos de secuencia de aminoácidos (es decir, son parte de la secuencia de aminoácidos de la proteína). Diferentes compartimentos celulares tienen diferentes “etiquetas de dirección”.

    Las secuencias señal se pueden encontrar en la región N-terminal o C-terminal de las proteínas, o pueden estar dentro de la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Sin embargo, la ubicación de la secuencia señal para cualquier proteína dada es fija. Las secuencias señal para las proteínas que se van a suministrar al retículo endoplásmico (ER) se encuentran en el extremo N-terminal de la proteína. Las proteínas mitocondriales y cloroplastos codificadas por genes nucleares también tienen secuencias señal N-terminales. Las secuencias señal para proteínas nucleares, por el contrario, son internas al polipéptido, y pueden consistir en uno o más tramos de aminoácidos que se mostrarán en la superficie de estas proteínas una vez que se plieguen.

    Ribosomas libres y unidos a membrana

    Las proteínas son sintetizadas por ribosomas en el citoplasma o por aquellos que se asocian temporalmente con membranas (ribosomas unidos a la membrana). Los ribosomas libres producen proteínas que están destinadas al núcleo, así como las que van a cloroplastos, mitocondrias y peroxisomas. Las proteínas nucleares se entregan en su estado plegado, mientras que las proteínas cloroplastos y mitocondriales son enhebradas a través de canales de translocación en las membranas de estos orgánulos, para ser plegadas en su destino.

    Las proteínas que se destinan a la ER, el aparato de Golgi, los lisosomas así como las que van a ser secretadas de la célula son entregadas primero al RE por ribosomas que se asocian con la membrana del RE rugoso y sintetizan la proteína directamente en el ER. Las proteínas suministradas de esta manera en la luz del RE experimentan plegamiento y modificación en el ER. Todas las proteínas entregadas al RE, independientemente de su destino final, tienen una secuencia señal del ER N-terminal de 15-30 aminoácidos.

    Entrega de proteínas en el retículo endoplásmico

    La parte N-terminal de una proteína es la primera parte de un polipéptido naciente que emerge del ribosoma (Figura 7.100). La secuencia de aminoácidos en esta región, si se trata de una señal ER, será reconocida y unida por un complejo ribonucleoproteico denominado Partícula de Reconocimiento de Señal (SRP). La unión de la SRP a la secuencia señal N-terminal hace que la traducción se detenga. La SRP, a su vez, está unida por un receptor de SRP en la membrana del ER (Película 7.3 y Figura 7.101), anclando efectivamente el ribosoma a la membrana.

    La ubicación de los receptores SRP cerca de los canales de membrana en el ER posiciona al ribosoma sobre un canal de translocación. Una vez que el ribosoma está acoplado sobre el canal, la SRP libera la secuencia señal, que se enhebra a través del canal, con sus residuos hidrófobos interactuando con el interior hidrófobo de la membrana. La traducción se reanuda en este punto y el resto de la proteína se entrega al lumen de la sala de emergencia a medida que se realiza. El ribosoma permanece asociado con la membrana del RE hasta que se completa la traducción, momento en el que se disocia. La secuencia señal, que ya no es necesaria una vez que la proteína ha sido entregada, es escindida por una peptidasa señal asociada a membrana, liberando la proteína completa en el lumen del ER.

    Mientras que las proteínas solubles se entregan al ER, las proteínas integrales de membrana no pasan por completo, sino que, en cambio, están ancladas en la membrana del RE por secuencias hidrofóbicas de transferencia de parada.

    Plegado y modificación

    Las proteínas en el lumen de la sala de emergencia se pliegan con la ayuda de numerosas chaperonas residentes en el retículo endoplásmico. El ambiente dentro de la luz del RE también es más oxidante que el citosol, y permite la formación de enlaces disulfuro para estabilizar las proteínas plegadas. La proteína disulfuro isomerasa, una enzima activa en la luz del RE, ayuda a formar enlaces disulfuro y elimina los enlaces que se hicieron incorrectamente durante el proceso de plegado. Además, las proteínas en el RE sufren modificaciones como glicosilación y adición de glicolípidos. Las proteínas multiméricas también se ensamblan a partir de sus subunidades en la sala de urgencias.

    Las proteínas que han sido correctamente plegadas y modificadas son transportadas desde la sala de emergencia, en vesículas de membrana, hasta sus destinos finales. Las proteínas plegadas incorrectamente son reconocidas por un mecanismo de vigilancia en la sala de urgencias y son enviadas de vuelta al citoplasma para ser degradadas en proteasomas.

    Procesamiento de la información: Traducción

    779

    Conferencias de YouTube

    por Kevin

    AQUÍ Y AQUÍ

    780

    Figura 7.81 - El código genético estándar

    Wikipedia

    Figura 7.80 - El dogma central en una célula bacteriana

    Wikipedia

    781

    Figura 7.82 - Codificación en ADN, transcrito a ARN, traducido a proteína

    782

    Figura 7.83 - ARNt - Proyección 3D (izquierda) y proyección 2D (inserción)

    Wikipedia

    783

    Interactivo 7.1 - Fenilalanil-ARNt

    PDB
    Interactive 7.1 - Fenilalanil-ARNt PDB

    Figura 7.84 - Carga de un ARNt por aminoacil ARNt sintetasa

    Wikipedia

    784

    Figura 7.85 - Los codones en ARNm se emparejan con anticodones en ARNt para llevar el aminoácido apropiado al ribosoma para el ensamblaje del polipéptido

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    785

    Figura 7.86 - Los sitios A, P y E en un ribosoma

    Imagen de Martha Baker

    Figura 7.87 - Visión general del alargamiento

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    Aprendizaje Interactivo

    Módulo

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    786

    Película 7.1 - Subunidad ribosomal 30S

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    Película 7.1 - Subunidad ribosómica 30S Wikipedia

    Cuadro 7.1 - Ubicación y función de los ARNr.

    Nombre de ARNr

    Procariotas

    Eucariotas

    Función

    5S

    Subunidad grande

    Subunidad grande

    ¿Unión de ARNt?

    5.8S

    Subunidad grande

    ¿Translocación?

    16S

    Subunidad pequeña

    Alineación de ARNm

    18S

    Subunidad grande

    Alineación de ARNm

    23S

    Subunidad grande

    Formación de enlaces peptídicos

    28S

    Subunidad grande

    Formación de enlaces peptídicos

    787

    Figura 7.89 - Secuencias conservadas adyacentes a codones de inicio para diversos genes bacterianos

    Imagen de Martha Baker

    Figura 7.88 - Estructura del rRNA 5S

    788

    Figura 7.90 - Emparejamiento de bases entre la secuencia Shine-Dalgarno en el ARNm y el ARNr 16S

    Imagen de Martha Baker

    Película 7.2 - Subunidad ribosómica grande

    Wikipedia
    Película 7.2 - Subunidad ribosómica grande Wikipedia

    789

    Conferencias de YouTube

    por Kevin

    AQUÍ Y AQUÍ

    Figura 7.91 - Iniciación - ensamblaje del complejo de traducción ribosómica

    Imagen de Martha Baker

    790

    Figura 7.92 - Gráfica de secuencia de Kozak que muestra la abundancia relativa de bases que rodean el codón de inicio AUG (ATG) de genes humanos

    Figura 7.93 - EF-Tu (azul) unido a ARNt (rojo) y GTP (amarillo)

    791

    Figura 7.94 - El proceso de elongación

    Imagen de Martha Baker

    792

    Figura 7.95 - Subunidad ribosómica 50S. RNA en color marrón. Proteína en azul. Sitio de peptidil-transferasa en rojo.

    Wikipedia

    Aprendizaje Interactivo

    Módulo

    AQUÍ

    793

    Figura 7.96 - El proceso de traducción

    Wikipedia

    Película 7.3 Traducción de una proteína secretada al retículo endoplásmico. Subunidad pequeña en amarillo. Subunidad grande en verde. ARNt en azul.

    Wikipedia
    Película 7.3 Traducción de una proteína secretada al retículo endoplásmico. Subunidad pequeña en amarillo. Subunidad grande en verde. ARNt en azul. Wikipedia

    794

    Figura 7.97 - Otra perspectiva de la traducción. El extremo 3' del ARNm está a la izquierda y el ribosoma se mueve de derecha a izquierda

    795

    Figura 7.98 - Acción de la chaperona para facilitar el correcto plegamiento de una proteína (naranja)

    Imagen de Aleia Kim

    Conferencias de YouTube

    por Kevin

    AQUÍ Y AQUÍ

    796

    Figura 7.99 - Retículo endoplásmico rugoso (unido a ribosomas) y liso

    Wikipedia

    797

    Figura 7.100 - Secuencia señal N-terminal (verde) que emerge del ribosoma.

    798

    Figura 7.101 - Traducción de una proteína en el retículo endoplásmico

    Imagen de Aleia Kim

    799

    Las imágenes gráficas de este libro fueron producto del trabajo de varios estudiantes talentosos. Los enlaces a sus páginas web están a continuación

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    801

    Traducción

    Al melodía de “Maria” (de “West Side Story”)

    Melodías metabólicas Sitio web AQUÍ

    Traducción
    Lo más intrincado que he visto

    De cinco prime a tres prime, traducción, traducción
    El paso final que conocemos sobre el perro-ma central

    Amino, carboxilo, traducción, traducción..
    Traducción, traducción, traducción.

    ¡Traducción!


    Acabo de aprender los pasos de la traducción
    Y todas las cosas que dicen
    Sobre el ARNt
    son ciertas

    ¡Traducción!
    Para formar enlaces peptídicos en
    la traducción La hendidura ribosómica
    Debe unirse a un E-F
    tee-you!

    ¡Traducción!
    A-U-G une la carga del f-met
    16S alinea Shine y Dalgarno
    Traducción
    Nunca dejaré de necesitar traducción

    Lo más intrincado que he visto en mi vida
    Translationnnnnnnnnnnnnnnn

    Grabación por Tim Karplus

    Letras de Kevin Ahern
    Recording por Tim Karplus Letras por Kevin Ahern

    802

    Buena síntesis de proteínas

    A la melodía de “Buen Rey Wenceslao”

    Melodías metabólicas Sitio web AQUÍ

    Los aminoácidos no pueden unirse

    Por ellos mismos juntos

    Requieren ribosomas

    Para crear la correa

    Todas las cadenas proteicas se hacen

    'Cording a la instrucción

    Llevado por M-R-N-a

    En la construcción de enlaces peptídicos

    La subunidad pequeña lo inicia todo

    Con iniciación

    Emparejamiento de dos ARN

    En la estación de acoplamiento

    Complemento Shine Dalgarno

    En las 16 esses

    Alinea el A-U-G hasta

    Comienza la síntesis

    El alargamiento ocurre en

    Insides ribosómicos

    Donde crea ARNr

    Enlaces para polipéptidos

    Estos salen del ribosoma

    Pasando derecho recto a través de él

    En los canales diminutos hay

    De la subunidad grande

    Finalmente, cuando la secuencia de

    Uno de los codones de parada

    Se estaciona en el sitio A

    La síntesis no puede continuar

    El ARN del sitio P deja ir

    De lo que sostenía

    Entonces el polipéptido puede

    Sigue adelante con su plegado

    Grabación de David Simmons

    Letras de Kevin Ahern
    Recording por David Simmons Letras por Kevin Ahern


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