2.8: Traducción de ARNm
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Estructura y función de los ARN de transferencia
- Los ARNt tienen dos funciones:
- Para enlazar químicamente a un aminoácido particular (covalente)
- Reconocer un codón específico en ARNm (no covalente) para que su aminoácido unido pueda añadirse a una cadena peptídica en crecimiento
Amino-acil-ARNt sintetasas
- La función es “cargar” moléculas de ARNt; es decir, unir químicamente un aminoácido específico a su molécula de ARNt asociada.
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Conclusiones:
- Hay una amino-acil ARNt sintetasa por aminoácido (son bastante específicos).
- Existe potencialmente más de un ARNt por aminoácido.
- Existe potencialmente más de un codón por ARNt.
Estructura de ARNt
- 70-80 nucleótidos de largo
- Formar una serie de estructuras secundarias de tallo/bucle
- Los ARNt se sintetizan con las bases estándar AGCU. Sin embargo, después de la síntesis se pueden modificar varias bases:
- El uridilato puede estar metilado para producir Timidilato
- El uridilato puede reorganizarse para producir pseudouridilato (es decir, ribosa unida al Carbono 5 en lugar del Nitrógeno 1).
- El guanidilato puede estar metilado en diferentes posiciones.
- El aminoácido está unido en el extremo 3' del ARNt al hidroxilo 2' o al hidroxilo 3'.
- Las amino-acil ARNt sintetasas de clase I unen sus aminoácidos asociados al ARNt 2' hidroxilo (NOTA: típicamente los aminoácidos hidrófobos)
- Las amino-acil ARNt sintetasas de clase II unen sus aminoácidos asociados al ARNt 3' hidroxilo (NOTA: típicamente aminoácidos hidrófilos)
.png)
Figura 2.8.1: ARNt
- Si se requiriera un emparejamiento perfecto de bases Watson-Crick en el triplete codon/anti-codón, entonces se requerirían 61 ARNt diferentes.
- Sabemos que este no es el caso, por lo tanto, un solo anti-codón de ARNt debe ser capaz de reconocer varios tripletes de codones de ARNm diferentes.
- Este mayor reconocimiento de ARNt es posible debido a las interacciones de pares de bases "bamboleo"” en la tercera base en el codon/primera base en el anti-codón:
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Figura 2.8.2: Tambulación de codones
Posible emparejamiento de bases de codones “bamboleo” (además de Watson-Crick):
- U - G
- I - C
- I - A
- I - U
- Donde U, G, A y C pueden estar en el codón (ARNm) o anti-codón (ARNt)
- I (inosina) se puede encontrar en el anti-codón.
Reconocimiento de aminoácidos por amino-acil ARNt sintetasas
- Parece involucrar no solo al triplete anti-codón sino también a otros contactos significativos (principalmente involucrando la región del tallo aceptor).
Ribosomas
- El ARNm con su información codificada y los ARNt individuales cargados con sus aminoácidos se unen por una afinidad mutua por un complejo ARN-proteína llamado Ribosoma.
- La tasa de síntesis de proteínas por un ribosoma es de aproximadamente 3-5 aminoácidos/minuto.
- Por ejemplo, una proteína grande (por ejemplo, Titina, 30,000 aminoácidos) tarda 2-3 horas en elaborarse.
- Los ribosomas están compuestos por moléculas individuales de ARN ribosómico (ARNr) y más de 50 proteínas accesorias, con una organización procariota general de una subunidad pequeña (30S) y una subunidad grande (50S).
Traducción de mRNA a proteínas
- La síntesis de proteínas generalmente se considera en tres etapas:
- Iniciación
- Alargamiento
- Terminación
AUG es la señal de inicio en ARNm
- El primer evento de la etapa de iniciación es la unión de una molécula libre de metionina (Met) al final de un ARNt Met por una aminoacil-ARNt sintetasa específica.
- Hay al menos dos tipos de ARNt Met:
- ARNt i Met: puede iniciar la síntesis de proteínas (en el codón AUG met)
- ARNt Met: puede incorporar residuos de Met durante la síntesis continua de proteínas (en el codón MET AUG)
- La metionina ARNt sintetasa une metionina a ambas moléculas de ARNt.
- Solo metionil-ARNt i Met puede unirse a la subunidad ribosómica pequeña para iniciar el proceso de síntesis de proteínas.
- En bacterias, el grupo amino de la metionina en metioniltRNA i Met está formilado.
- El Met-ARNt i Met, junto con un complejo proteína-GTP y la subunidad ribosómica pequeña (30S) se unen al ARNm en un sitio específico, cerca del codón de iniciación AUG.
Iniciación de la síntesis proteica
- En la mayoría de los procariotas, un componente de ARN (ARNr 16S) en la subunidad de ARNr pequeño (30S) reconoce e hibrida con una secuencia específica en el ARNm llamada secuencia Shine-Dalgarno:
- La secuencia Shine-Dalgarno es así un sitio de unión al ribosoma que es necesario para la iniciación de la traducción.
- Tenga en cuenta que el ribosoma no se une en el codón de inicio AUG, sino 5-10 nucleótidos aguas arriba.
- La secuencia Shine-Dalgarno se puede ubicar en cualquier lugar dentro de un ARNm.
- Una serie de factores de iniciación, Met-ARNt i Met, ARNm y la subunidad ribosómica 30S (es decir, el componente 16S) son necesarios para la formación del complejo de iniciación 30S.
- El ARNr grande (ARNr 50S) se une junto con la liberación de los factores de iniciación 1 y 2, y la hidrólisis de GTP, para formar el complejo de iniciación 70S:
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Figura 2.8.3: Complejos de iniciación
Alargamiento
- En la primera parte de la etapa de elongación de la traducción, el ribosoma se mueve a lo largo del ARNm para posicionar el residuo fMET en el sitio P (sitio peptidilo) en la subunidad 50S.
- Esto permite que el segundo codón del ARNm se posicione en el sitio A (sitio de ARNt de aminoacilo).
- El ARNt cargado apropiado (con aminoácido) especificado por el segundo codón se posiciona en el sitio A de la subunidad 50S.
- A continuación se sintetiza la formación de enlaces peptídicos y el ARNt en el sitio A (que está unido covalentemente al polipéptido naciente) se transloca al sitio P.
- Este proceso requiere GTP y la proteína del factor de elongación G (procariotas).
- El proceso se repite.
Terminación
- Cuando se alcanza un codón de parada, el polipéptido se hidroliza alejándose del último ARNt.
- El péptido se libera y el ribosoma típicamente se disocia.
- Este proceso requiere GTP y tres factores de terminación diferentes (TF; solo se requiere uno en eucariotas)