Sintesis de Proteinas
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Biosintesis de proteinas por: Dra. Rosa Elvira Hernández G

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Sintesis de Proteinas Sintesis de Proteinas Presentation Transcript

  • •TRADUCCION • DRA. ROSA ELVIRA HERNÁNDEZ G. SINTESIS DE PROTEINAS
  • TEMARIO 1.- Introducción 2.-Estructura de los ribosomas 3.- Características de los tRNAs 4.- Etapas de la biosíntesis de proteínas 4.1 Activación de los aminoácidos 4.2 Inicio 4.3 Elongación o alargamiento 4.4 Terminación o finalización 4.4 Modificaciones pos-ribosomales. 4.5 Destino y secreción de las proteínas en eucariotas. 5.- Antibióticos inhibidores de la síntesis de proteínas
  • LEY CENTRAL DE LA GENETICA MOLECULAR Movimiento de mRNA al citoplasma por un poro nuclear Síntesis de Proteina Síntesis de mRNA en el núcleo
  • LA INFORMACIÓN CONTENIDA EN EL DNA ES UTILIZADA EN LA SÍNTESIS DEL RNA Y ESTA EN LA SÍNTESIS DE PROTEINAS Replicación Duplicación del ADN en cada división celular Transcripción Síntesis de ARNm Traducción Síntesis de proteínas
  • • Mecanismo molecular • La información contenida en el RNA es descifrada y empleada para la síntesis de una proteína Traducción • Capaces de descifrar la información contenida en el RNA • Determinan el orden de los aa en la síntesis proteica t-RNA • Conocen el lenguaje de los nucleótidos y el de aa y les permite realizar la traduccion • Su función es unirse ó cargarse con un aa Adaptadores Transferencia solubles
  • síntesis de proteínas se forman nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos estándares Se realiza en los ribosomas La información contenida en el RNAm es traducida en proteínas se pasa del lenguaje De 4 letras al de 20 aa. por eso se llama TRADUCCION
  • • Aporta instruccion para el ensamblaje de la proteína El RNA • Conversión del lenguaje de bases a secuencia de aminoácidos Traducción • Se lleva a cabo tantas veces la célula lo necesita
  • Para traducir un mRNA en una Proteina se necesitan 3 RNA ARN mensajero RNA ribosomal RNA transferencia
  • RNAt SE unen a los aminoácidos Que se incorporan a las proteínas RNAm Contiene los codones Con la información requerida para la síntesis de la Proteina rRNA Con varias proteínas forman los ribosomas Maquinaria macromolecular donde se sintetizan las proteínas
  • Para introducir un aa a la cadena polipeptidica se necesitan • Es un proceso complicado y necesita mucha energía. 2ATP 2GTP
  • El 90% de la energía de la célula se utiliza para la síntesis de proteínas. Proceso complicado necesita alrededor de 300 macromoléculas diferentes. Todas las células de un individuo contienen todo el material genético, no todos los genes se expresan por igual. El proceso de síntesis de proteínas esta altamente regulado para que cada célula tenga las proteínas necesarias para el desempeño de sus funciones.
  • TRADUCCIÓN • Traducción = síntesis de proteínas. • Se necesita: Enzimas y energía ARN de transferencia Aminoácidos ARN mensajero Ribosomas
  • MOLÉCULA PAPEL RNAm Codifica la estructura primaria de la proteína RNAt Descifra el RNAm y coloca los aminoácidos para la formación del enlace peptídico Aminoaacil-RNAt sintetasa Carga al RNAt con el aminoácido Papeles de las moléculas que intervienen en la síntesis proteica
  • ATP Prorciona la energía para la activación de los aminoácidos GTP Proporciona la energía para la transposición y la función de los factores de inicio y alargamiento Ribosoma Organiza la síntesis proteica
  • Factores de inicio Promueve el ensamblaje de un complejo de iniciación Factores de alargamiento Facilitan la fijación del RNAt cargado con su aminoácido al ribosoma. Factores de terminación En respuesta a los codones de terminación, disocia al RNAm, al polipéptido terminado y el último RNAt del ribosoma.
  • RNA DE TRANSFERENCIA Sitio de enganche del aminoácido Puentes de hidrogeno entre Pares de bases TψC Brazo aceptor Brazo del aminoácido Brazo D
  • Una de las ramas contiene Timidina T seudouridina ψ y citidina C por lo que se conoce como rama TψC Residuos de DIHIDROURIDIN A le dan el nombre a la rama D. La rama variable puede tener alrededor de 3-21 nucleótidos
  • Los t-RNA son las moléculas interpretes del código genético. El nucleótido del extremo 5´ siempre esta fosforilado Siempre existe una secuencia CCA Tienen una estructura secundaria de hoja de trébol ó tallo de los aminoácidos en donde se unen en forma covalente el aminoácido El extremo 5´ y la región cercana al extremo 3´ tiene bases apareadas formando el tallo ACEPTOR Esta constituida de ramas que se subdividen en rizos ó tallos unidas por puentes de hidrogeno.
  • Las mitocondrias contienen t-RNA más pequeños • Para que actúen como moléculas adaptadoras del lenguaje de los ácidos nucleícos en el lenguaje de las proteínas Debe haber un t-RNA para cada aminoácido y debe reconocer al menos un codón del mRNAAlgunos aa. Poseen 2 ó más t-RNA
  • El rizo de cadena sencilla opuesta al tallo aceptor contiene el anti codón secuencia de tres pares de bases que se fija a un codón complementario en el mRNA
  • Transporta los aminoácidos 20 ARNt diferentes Partes Importantes • Anticodón: especificidad con el codón del mRNA • Extremo 3’: unión al aminoácido.
  • FUNCIÓN DE LOS tRNA • La mayoría de células poseen alrededor de 50 tRNA • Algunos tRNAs reconocen varios codones • ADAPTADORES (a través de su asa anticodón, específica para cada aminoácido, interactúa con el mRNA a través de puentes de hidrógeno) ACARREADORES (a través de su extremo 3´ al cual se une el aminoácido)
  • RIBONUCLEOPROTEINAS
  • RIBOSOMAS Orgánulos citoplasmáticos. Formados por 2 subunidades Subunidad pequeña se une ARNm Subunidad grande se unen aa Se unen cuando van a sintetizar proteínas
  • Los ribosomas son la maquinaria en donde se sintetizan las proteínas Están compuestos de RNA ribosomal y proteínas. Los RIBOSOMAS de vertebrados se designan como 80s formados por sub-unidades 40 y 60s. PROCARIOTAS se designan como 70s tienen una sub- unidad 30s y otra 40s. Dos subunidades .
  • Un t-RNA distinta para cada codón Aminoacil-t-RNA sintetasa Catalizan la formación del enlace ester Entré el 3´hidroxilo del nucleótido de adenosina y el grupo carboxilo del aa. El aa es unido al t-RNA
  • Presentan tres sitios específicos A Sitio donde se fija el aminoacil- t-RNA P Sitio peptidil donde se fija el peptidil.t-RNA E Sitio de salida
  • Los ribosomas del citosol se encuentra “libres” ó asociados al retículo endoplásmico formando el retículo endoplásmico rugoso Los ribosomas libres sintetizan proteínas para la célula Los ribosomas unidos a membrana fabrican las proteínas de membrana y las proteínas de exportación. S= unidades de sedimentación.
  • La velocidad de síntesis proteica es alta: hasta 1400 aminoácidos por minuto. Varios ribosomas pueden leer a la vez un mismo ARNm = polirribosoma o polisoma. Mayor efectividad y ahorro de tiempo. TRADUCCIÓN
  • POLIRRIBOSOMAS.POLISOMA Los poli péptidos son formados en grupos de ribosomas. El número de ribosomas que se unen al mRNA depende del tamaño de éste. Cada ribosoma es portador de una cadena proteica en crecimiento cuya longitud será distinta en cada ribosoma. Subunidad mayor Subunidad menor Ribosoma ARN mensajero Ribosoma Cadenas polipeptídicas En crecimiento Cadena Polipeptídica terminada
  • Dos tipos de tRNA pueden llevar el aminoácido metionina. Uno se usa para la iniciación, el otro para reconocer los codones AUG durante la elongación. En bacterias y en los organelos eucarioticos, el tRNA iniciador lleva un residuo de metionina que ha sido formilado sobre su grupo amino, formando una molécula de N-formil- metionil-tRNA. El tRNA se conoce como tRNAfMet. El aminoacill-tRNA se abrevía como fMet-tRNA .
  • Dos tipos de tRNA pueden llevar el aminoácido metionina. Uno se usa para la iniciación , el otro para reconocer los codones AUG durante la elongación
  • . En bacterias el tRNA iniciador lleva un residuo de metionina que ha sido formilado sobre su grupo amino formando una molécula de N- formil- metionil-tRNA- tRNA . El tRNA se conoce como tRNAfMet. El aminoacill- tRNA se abrevía como fMet-tRNAf
  • tRNA unido covalentemente al aminoácido Se denomina: Aminoacil tRNA tRNAALA Alanina tRNAALA Cargado Metionil – tRNAimet Metionil - tRNAifmet
  • activación de los aa que van a ser unidos (citoplasma) Cada aa se une a una molécula de ARNt específica por su extremo 3’ Complejo: aminoacil-ARNt Antes de que se inicie la síntesis: TRADUCCIÓN
  • ACTIVACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Consiste en la unión de cada aminoácido a su respectivo tRNA, a través de un enlace éster de alta energía entre el carboxilo del aminoácido y el extremo –OH 3’ del tRNA. La activación de los aminoácidos se efectua en el CITOSOL
  • REQUERIMIENTOS: Los veinte aminoácidos tRNAs (hay al menos uno para c/aminoácido) ATP Aminoacil tRNA sintetasas (enzimas de doble y muy alta especificidad por lo menos una para cada aminoácido) 2º código genético.
  • mmmmmmmm mmmmmmmm mmmmmmmm m Rx irreversible
  • AMINOÁCIDO Aminoacil -AMP AMINOACIL-ARNt Las enzimas que catalizan esta reacción son las T-RNA SINTETAZAS que requieren Mg+ y son específicas para el a.a. y el t-RNA. De su especificidad depende la correcta lectura del mensaje por lo que se conocen como el 2º código genético. Se realiza EN EL CITOSOL, cada uno de los 20 a.a. se une covalentemente a un RNA de transferencia específico a expensas del ATP.
  • aminoácido + tRNA + ATP aminoacil-tRNA + AMP + PPi Se consumen dos enlaces de alta energia.Reacción irreversible por la hidrólisis del pirofosfato. Los intermediarios activados en la síntesis de proteínas son esteres de un aa. en los que el aa. se une mediante el grupo carboxílico con el grupo 2` ó 3`hidroxilo de la ribosa. Moleculas cargadas ó activadas.
  • Etapas de la Traducción Activación de los aminoácidos Iniciación de la cadena polipétidica Alargamiento de la cadena polipeptídica Terminación Plegamiento y transformación
  • 1. INICIO. Es el más complejo y el limitante de la velocidad. Implica un mecanismo de búsqueda del codón de inicio AUG. ETAPAS DE LA TRADUCCIÓN 2. ALARGAMIENTO DE LA CADENA. Ocurre por repetición de un ciclo un número de veces que depende del nº de aa que deba contener la cadena polipeptídica. 3. TERMINACIÓN. La cadena polipeptídica ya completa es liberada del ribosoma y ambas subunidades ribosomales se separan.
  • Factores de iniciación: Fl Factores de alargamiento: FA Factores de liberación: FL BIOSINTESIS DE PROTEINAS Se necesitan factores de iniciación, alargamiento y de terminación.
  • En eucariotas los factores se designan , de igual manera que en procariotas , únicamente agregando la terminación e Factores de iniciación: Fle Factores de alargamiento: FAe Factores de liberación: FLe
  • FORMACION DEL COMPLEJO DE INICIACIÓN. Función de este complejo es asegurar que antes que empiece la traducción se haya seleccionado el codón APROPIADO de iniciación y el marco correcto de lectura. a)sub- unidades ribosómicas b)RNA m para ser traducido c) t-RNA iniciador d)Factores de iniciación Tanto en procariotas como en eucariotas se requiere de un ensamblaje de un complejo de iniciación. Esta formado de:
  • TRADUCCIÓN INICIACIÓN  Codón iniciador (ARNm): AUG se une a la subunidad menor.  Fijación del primer aminoacil-ARNt, con el anticodón correspondiente: UAC  Inicio: unión de subunidad mayor. COMPLEJO DE INICIACIÓN
  • Secuencia Shine Dalgarno La secuencia Shine-Dalgarno es una secuencia de ARN mensajero propia de los transcritos de procariotas. Se trata de una secuencia situada unos 6 o 7 nucleótidos antes del codón de inicio de la traducción, y regula la iniciación de ésta.
  • Una secuencia consenso característica: «AGGAGG», que es complementaria a una zona del 3' del ARN ribosomal 16S denominada «secuencia anti- Shine-Dalgarno» y que posee por tanto la forma «UCCUCC» La interacción de ambas secuencias posibilita la unión del ribosoma al 5' del ARN mensajero, lo que facilita el reconocimiento del codón de inicio y la subsiguiente síntesis proteica. Secuencia Shine-Dalgarno
  • FORMACIÓN DEL COMPLEJO DE INICIO Paso limitante dela velocidad FI1 FI2 FI3
  • Formación del complejo de inicio FI1 y FI3 se unen a la sub unidad ribosómica 30s (complejo) Evitando el ensamblaje prematuro de 50s
  • Complejo ternario FI2 +GTP +N-formil-met- tRNAfmet Subunidad 30s , RNAm y complejo ternario del FI2 se combinan
  • El complejo Reconoce la secuencia Shine Dalgarno Al codón de inicio 50s se une al complejo Interactua con el RNAm
  • Se hidroliza GTP A GDP y Pi Se liberan los factores de inicio T-RNA de inicio situado en sitio P Con el codón AUG del RNAm
  • Factores de inicio 1 y 3 Se unen a 30s formando un complejo mantienen separada de 70s Se une a RNAm
  • El t-RNA iniciador se une a GTP y factor de inicio 2 Formando un complejo ternario
  • Se unen • Complejo de factores de inicio 1 y 3 y Subunidad 30s • RNAm • Complejo ternario
  • T-RNA iniciador de formil metionina Se coloca en el sitio P Se hidroliza GTP Se liberan los factores de inicio Se une la subunidad grande y se forma el complejo de inicio
  • FORMADO EL COMPLEJO DE INICIO ENTRA EL SIGUIENTE AMINOACIL t-RNA ESPECIFICADO POR EL RNAm El t-RNA de inicio de formil metionina se encuentra en el sitio P El t-RNA con el aa entrante se encuentra en sitio A Formil metionina pasa a formar el enlace peptídico con el aminoácido entrante
  • ELONGACIÓN El ribosoma se desplaza a lo largo de la cadena de ARNm. La cadena peptídica se sintetiza por la unión de los sucesivos aa que se van situando en el ribosoma transportados por los correspondientes ARNt.
  • ELONGACIÓN Unión de un aminoacil tARN al sitio A Formación del enlace peptídico Translocación del dipéptido al sitio P 3 subetapas:
  • Factores de prolongación EF-TU EF-Ts EF-G Proteínas solubles del citosol En la Prolongación o Elongación
  • Aminoacil t-RNA Se une a Tu- GTP Formando complejo Entrada de los Aminoácidos AA2
  • Entrada de los Aminoácidos AA2 Se enlaza a 70s Se hidroliza GTP El complejo Tu- GTD Se regenera a partir de Ts- GDP Con el concurso de GTP-TS El aminoacil t- RNA se coloca sitio A
  • El t-RNA de inicio de formil metionina se encuentra en el sitio P El t-RNA con el aa entrante se encuentra en sitio A Formil metionina pasa a formar el enlace peptídico con el aminoácido entrante Formación del Enlace Peptídico.
  • PEPTIDIL TRANSFERASA RIBOZIMA Dipeptidil ubicado en sitio A T-RNA del sitio P está vacio CATALIZA LA FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO
  • El ribosoma se desplaza un codón en dirección 3` El dipeptidil se coloca en P El t-RNA vacio está en el sitio E
  • El desplazamien to del ribosoma se conoce como transposición ó translocación La hidrolisis del GTP proporciona la energía G =se conoce como Translocasa
  • FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO En la segunda etapa del ciclo de la prolongación se forma el enlace peptídico entre los aminoácidos cuyos t-RNA están localizados en los centros A y P del ribosoma. Se transfiere el grupo N- formil metionilo iniciador desde su t-RNA hasta el grupo amino del aminoácido recién situado en el sitio A.. Esta etapa la cataliza la PEPTIDIL TRANSFERASA proteína ribosomal específica de la sub-unidad 50S.
  • Existen 3 codones de terminación: UAA, UAG, UGA. No hay ARNt con los anticodones correspondien tes. Cuando el ribosoma llega a uno de ellos, la cadena peptídica se acaba. TERMINACIÓN
  • Disociación de componentes 1) ruptura hidrolítica del poli péptido de su t-RNA. 2)La liberación del t-RNA descargado del centro P 3)Disociación del ribosoma 70S en sus sub-unidades 30S y 50S (dispuestos a iniciar una nueva cadena polipeptídica. Cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación los factores de finalización participan en
  • Disociación de componentes Los factores FL1 Y FL2 reconocen al codón de terminación. Fl3 aumentan la actividad de Fl1. La peptidil transferasa del ribosoma se convierte en actividad hidrolasa. Se requiere la energía de GTP: En eucariotas solo existe un factor de liberación.
  • La cadena proteica Las 2 subunidades ribosómicas separadas El ARNm Como consecuencia se libera:
  • Eucariotas PROCARIOTAS Utilizan t-RNA de inicio sin formilar Utilizan t-RNA formilado Carecen de secuencia Shine Dalgarno Poseen secuencia Shine Dalgarno Menos rápida Tres veces más rápida RNAm monocistrónico Poli ó monocistrónico DIFERENCIAS ENTRE SINTESIS PROCRIOTA Y EUCARIOTA
  • ENERGIA NECESARIA PARA GARANTIZAR LA SÍNTESIS PROTEICA 2 enlaces de alta energía en la formación enzimática de cada molécula de aminoacil t-RNA a partir del aa. En la primera etapa de la prolongació n de escinde una molécula de GTP a GDP En la prolongación se hidroliza otra molécula de GTP a GDP SE necesitan 4 enlaces de alta energia para la formación de un enlace peptídico. Esto hace posible una fidelidad casi perfecta en la traducción biológica del mRNA a la secuencia de los aa. de las proteínas
  • Las cadenas polipeptídica experimentan plegamientos para adquirir su conformación nativa que viene determinada por su secuencia de aminoácidos Chaperonas Chaperoninas A veces es necesario que la cadena polipeptídica sufra transformaciones o modificación covalente para adoptar su conformación nativa. Estos cambios se denominan modificaciones post-traduccionales.
  • Las proteínas sintetizadas Algunas se liberan al citosol otras se transportan a los diferentes organelos celulares ó se secretan al exterior de la célula otras formaran parte de alguna membrana servirán de proteínas de transporte ó enzimas.
  • Las proteínas sintetizadas Es necesario que estas proteínas sean depositadas en el sitio correcto de la célula. Son necesarias secuencias “lideres” que están constituidos de 15 a 30 residuos de aa. Las proteínas se sintetizan en los ribosomas. La proteína sin su secuencia líder llega al aparato de Golgi. Se encapsula en una vesícula secretora y se exporta hacia el exterior de la célula. Ej. Proteínas plasmáticas, hormonas peptídicas, anticuerpos, etc.
  • La actividad de las proteínas no está únicamente controlada por la velocidad de síntesis y degradación sino que también por procesos específicos y selectivos de modificación covalente o modificación post- traduccional MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES
  • Conjunto de procesos que modifican las proteínas una vez ha terminado su síntesis, con el objetivo de contribuir a su correcto plegamiento, a su activación o a la regulación de su actividad o situación en el interior de la célula. MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES Se han descrito más de 100 modificaciones post - traduccionales. Las modificaciones post – traduccionales no son meras decoraciones de los aminoácidos sino que determinan: actividad de la proteína, localización, recambio o degradación e interacciones con otras proteínas
  • Modificación 1- Modificación de residuos amino y carboxilo terminal El grupo formilo es eliminado y algunos grupos amino terminales a menudo son eliminados. 2-Perdida de la secuencia de señalización 3-Fosforilación de hidroxi-aminoácidos (serina, treonina, tirosina) se fosforilan enzimáticamente. De este modo se incorporan grupos fosfatos con cargas negativas. Ej. CASEINA proteína de la leche, estos grupos fosfatos incorporan iones Ca2+
  • Modificación 4- Reacciones de carboxilación Ej. Protrombina tiene varios grupos carboxílicos que captan iones Ca2+ necesarios para iniciar el mecanismo de coagulación. 5- Metilación de grupos R Ej. Citocromo C 6- Unión de cadenas laterales: carbohidratos. Ej. Glicoproteínas. 7- Adición de grupos prostéticos Ej. Biotina unida a la Acetil Co A carboxilasa 8- Formación de puentes di-sulfuro.
  • Antibiótico Cloranfenicol Acción en la traducción. Inhibe la acción peptidil transferasa en procariontes Estreptomicina Inhibe la iniciación de la cadena peptídica de procariontes y también provoca errores de lectura en el ARNm Tetraciclina Inhibe la unión del aminoacil-ARNt a la subunidad menor del ribosoma de procariontes Algunos antibióticos que actúan como inhibidores de la traducción
  • Neomicina Inhibe la iniciación de la cadena peptídica de procariontes y también provoca errores de lectura en el ARNm Eritromicina Inhibe la translocación en procariontes Acido Fusidico Similar a la eritromicina por impedir que un factor de elongación se disocie de la subunidad mayor del ribosoma Puromicina Presenta una similitud muy grande a los aminoacil-ARNt provocando terminación prematura de la cadena peptídico Algunos antibióticos que actúan como inhibidores de la traducción
  • FIN