SINTESIS PROTEICA código genético y traducción...
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SINTESIS PROTEICASINTESIS PROTEICAcódigo genético y traduccióncódigo genético y traducción
Código Genético
Características del Código Genético
Síntesis proteica
El mecanismo de la traducción
Antibióticos y traducción
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SINTESIS DE PROTEINASSINTESIS DE PROTEINAS
El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) está determinado por la secuencia (orden) de nucleótidos
El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) determina la función de la nueva proteína
Es necesario un código bilingüe para pasar la información de la secuencia de bases a aminoácidos (código genético)
La síntesis proteica ocurre de modo semejante en todas las células
Tres tipos de RNA desempeñan un papel cooperativo
mRNA transportador de la informaciónrRNA asociado a proteínas forma el
ribosomatRNA portadores de aminoácidos, lectores
del mensaje
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Reglas de síntesis de moléculas informativasReglas de síntesis de moléculas informativas
Acidos nucleicos y proteínas
Formados por un número limitado de subunidades
Las unidades son agregadas secuencialmente formando cadenas lineales
Cada cadena tiene un punto de inicio, avanza en una única dirección y tiene un punto de finalización
Los productos de la síntesis primaria son modificados previamente a cumplir su función
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Elementos fundamentales a resolver en la síntesis proteica
1. Pasaje de la información2. El mecanismo enzimático
Información
(ADN)
4 bases
Efector
(proteína)
20 Aminoácidos
Grupos de bases pueden simbolizar cada aminoácido
Intermediario
(ARN)
4 bases
El problema de la informaciónEl problema de la información
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Hay 4 bases en el ARN (U, C, A, G) y deben especificar 20 aminoácidos.
Cuantasbases = 1
Aa?
Un código simple implica sólo 4 Aas.
Un código en dobletesespecifica 4X4 =16 Aas.
Un código en tripletes especifica4 x 4 x 4 = 64 Aas.
1 Base? 2 Bases? 3 Bases? 4 Bases?...
4 < 20: No alcanza
16 < 20: No alcanza 64 > 20: Más que suficiente
1 2 3 4 1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 16
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 etc...
U GC A U
G
C
A
U
G
C
A
U
G
C
A
U
G
C
A
U
G
C
A
U
G
C
A
U
G
C
A
U
C
A
U C A G
U C A G
U C A G
U C A G
U C A G
U C A G
U C A G
U C A
U
G
C
A
U
G
C
A
U
G
C
A
U
C
A
mRNAGC CA C CG AGA A AA AA A AA AU U U U U U U U UC CC CC CC C
CC C CGG G GG G
G
G
El problema del pasaje de información El problema del pasaje de información
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19681968
19601960--19641964Francis CrickFrancis CrickRobert HolleyRobert HolleyH. G. H. G. KhoranaKhorana, ,
Marshal Marshal NirenbergNirenberg..
CODIGO GENETICOCODIGO GENETICOUNIVERSALUNIVERSALEN TRIPLETESEN TRIPLETESNO SOLAPADONO SOLAPADOREDUNDANTEREDUNDANTENO AMBIGUONO AMBIGUODEGENERADODEGENERADO
El código genético El código genético
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Código GenéticoCódigo Genético
• En tripletes (codones)
• No solapado
• Sin puntuación
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El código genético no es solapado pero puede leerseen tres marcos diferentes de lectura
Sólo uno de estos marcos es el correcto para dar lugar a una proteína dada
Marcos de lecturaMarcos de lectura
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Universalidad y excepcionesUniversalidad y excepciones
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Ambigüedad y redundanciaAmbigüedad y redundancia
• No ambiguo (cada codón especifica sólo un aminoácido)
• Redundante (distintos codones para un aminoácido)
existen codones sinónimos
familias de codones:
XYPur
XYPyr
tRNA como adapatador
reconocimiento codón-anticodón
hipótesis del balanceo
Degenerado (codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón)
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tRNA como adapatador
reconocimiento codón-anticodón
hipótesis del balanceo
codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón
Reconocimiento Reconocimiento codóncodón--anticodónanticodón
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Apareamientos de baseno standard ocurren entrela tercera posición del codón y la primera del anticodón
El balanceoEl balanceo
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Cambios en una secuencia de ADN Cambios en una secuencia de ADN que codifica para una proteína... que codifica para una proteína...
......CCGCGTCAGACCGAAATTAACGCGCCGCGTCAGACCGAAATTAACGCG......
CCGCGUCAGACCGAAAUUAACGCGCCGCGUCAGACCGAAAUUAACGCG
P R Q T E I N AP R Q T E I N A
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Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 1. mutación silenciosa1. mutación silenciosa
......CCGCGTCAGACCGACCGCGTCAGACCGAGGATTAACGCGATTAACGCG......
CCGCGUCAGACCGACCGCGUCAGACCGAGGAUUAACGCGAUUAACGCG
P R Q T E I N AP R Q T E I N A
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......CCGCGTCAGACCGCCGCGTCAGACCGCCAATTAACGCGAATTAACGCG......
CCGCGUCAGACCGCCGCGUCAGACCGCCAAUUAACGCGAAUUAACGCG
P R Q T P R Q T AA I N AI N A
Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 2. cambio de sentido2. cambio de sentido
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......CCGCGTCAGACCCCGCGTCAGACCTTAAATTAACGCGAAATTAACGCG......
CCGCGUCAGACCCCGCGUCAGACCUUAAAUUAACGCGAAAUUAACGCG
P R Q T *P R Q T *
Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 3. sin sentido3. sin sentido
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Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 4. Inserción y corrimiento del marco de lectura4. Inserción y corrimiento del marco de lectura
......CCGCGTCAGACCGAACCGCGTCAGACCGAAAATTTTAAAACGCGAACGCG......
CCGCGUCAGACCGAACCGCGUCAGACCGAAAAUUUUAAAACGCGAACGCG
P R Q T E I P R Q T E I K RK R
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Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 5. 5. DelecciónDelección y corrimiento del marco de lecturay corrimiento del marco de lectura
......CCGCGTCAGACCGAACCGCGTCAGACCGAAAATTACGCGTTACGCG......
CCGCGUCAGACCGAACCGCGUCAGACCGAAAAUUACGCGUUACGCG
P R Q T E I P R Q T E I T RT R
AAA
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La traducción es un proceso de decodificación La traducción es un proceso de decodificación en dos pasos: en dos pasos: 1 Cargado de los 1 Cargado de los ARNtARNt
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La traducción es un proceso de decodificación La traducción es un proceso de decodificación en dos pasos: en dos pasos: 2 Reconocimiento 2 Reconocimiento codóncodón--anticodónanticodón
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anticodón
El adaptador molecular : El adaptador molecular : el ARNtel ARNt
brazo aceptor
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• Cada ARNt es reconocido por una AMINOACIL-tRNA-SINTETASA específica
• Estas enzimas reconocen el Aacorrecto y el ARNt correcto
GLn-tRNAAminoacil-tRNA-sintetasa
(tipo I)
Requerimientos
20 aminoácidosaminoacyl-tRNA synthetasestRNAsATP, Mg 2+
Requerimientos
20 aminoácidosaminoacyl-tRNA synthetasestRNAsATP, Mg 2+
Cargado de los Cargado de los ARNtARNt
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Requerimientos
20 aminoácidosaminoacyl-tRNA syntetasastRNAsATP, Mg 2+
Requerimientos
20 aminoácidosaminoacyl-tRNA syntetasastRNAsATP, Mg 2+
Cargado de los Cargado de los ARNtARNt
Reacción en dos pasos:
1. La enzima une al Aaconsumiendo 1 ATP
2. La enzima une al ARNt y le transfiere el Aa
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Requerimientos: mRNAAa-tRNAribosomas
Actividad peptidil-transferasa
Salida del péptido recién sintetizado
Síntesis de proteínasSíntesis de proteínas
Ribosomas
Plataforma donde se realiza la síntesis proteica
Subunidad mayor: 3 ARNr y 49 proteínasSubunidad menor: 1 ARNr y 33 proteínas
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Composición del ribosomaComposición del ribosoma
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Estructura del ribosoma bacterianoEstructura del ribosoma bacteriano
Ribosoma de T.termophilus
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Iniciación Iniciación traduccionaltraduccionalprocariotasprocariotas
Reunir los elementos necesariosReconocer el sitio de inicio (AUG)Proveer sitios para que se inicie la elongación
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El primer aminoácidoEl primer aminoácido
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Iniciación Iniciación traduccionaltraduccionalprocariotasprocariotas
•Requerimientos
mRNAtRNA metcodón de iniciación2 subunidades ribosomalesFactores de iniciación (IF-1, IF-2, IF-3)GTP, Mg 2+
•Requerimientos
mRNAtRNA metcodón de iniciación2 subunidades ribosomalesFactores de iniciación (IF-1, IF-2, IF-3)GTP, Mg 2+
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Iniciación Iniciación traduccionaltraduccionaleucariotaeucariota
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ElongaciónElongaciónRequerimientos
Ribosoma completo (complejo de iniciacion)Aa-tRNAs especificados por cada codonFactores de elongacion (EF-Tu, EF-Ts, EF-G)Actividad peptidil-transferasa (23s)GTP, Mg 2+
Requerimientos
Ribosoma completo (complejo de iniciacion)Aa-tRNAs especificados por cada codonFactores de elongacion (EF-Tu, EF-Ts, EF-G)Actividad peptidil-transferasa (23s)GTP, Mg 2+
•Agregado secuencial de Aa por una actividad peptidil transferasa•Traslocación
Durante la elongación cada Aa-tRNA pasa por tres sitios en enl ribosoma
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La elongación eucariota es similar La elongación eucariota es similar a la bacterianaa la bacteriana
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Enlace peptídicoEnlace peptídico
• Reacción central de la síntesis proteica• La actividad peptidil-transferasa está en
el rRNA 23S • El centro catalítico es altamente
conservado• La traslocación ocurre luego de la
formación del enlace peptídico
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Requerimientos
codón de terminaciónfactores de liberación(RF 1 , RF 2 , RF 3 )ATP
Requerimientos
codón de terminaciónfactores de liberación(RF 1 , RF 2 , RF 3 )ATP
TerminaciónTerminación
• Proceso similar en procariotas y eucariotas
• Depende de factores quereconocen codónstop y de hidrólisis de peptidil-tRNA
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Acoplamiento TranscripciónAcoplamiento Transcripción--traducción en procariotastraducción en procariotas
La traducción en bacterias se iniciasobre transcriptos que aun no terminaron su síntesis. Estacoordinación entre ambos procesospermite una regulación más precisade la síntesis proteica bacteriana
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La traducción simultánea pormúltiples ribosomas y su rápidoreciclado incrementa la eficienciade la síntesis proteica.
PoliribosomasPoliribosomas
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Destino celular de las proteínasDestino celular de las proteínas
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• Mayoría son bacteriostáticos• Selectividad debida a diferencias
entre ribosomas procariotas y eucariotas
• Actúan a diferente nivel en la síntesis proteica
Inhibidores de la iniciación
Aminoglicósidos:estreptomicina, kanamicina, gentamicina, neomicina
Unión irreversible a rRNA16S, bloqueo en complejo 30S-mRNA-tRNA
Antibióticos y síntesis proteicaAntibióticos y síntesis proteica
InhibidoresInhibidores de la de la ElongaciónElongaciónTetraciclinas: tetraciclina, minociclina
Unión reversible a la subunidad 30S, inhibe la unión del Aa-tRNA
Cloramfenicol: Unión a subunidad 50s, inhibe la actividad peptiditransferasa.
Macrolidas: eritromicina, claritromicina
Inhibe la translocación.
AcidoFusídicoUnión a EF-G, inhibe la disociaciónEF-G/GDP
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El El PapelPapel de la de la hidrólisishidrólisis de GTP de GTP
• se hidrolizan 2GTPs por cada aminoácido incorporado
• La hidrólisis promueve cambios conformacionales esenciales
• Se gastan 4 enlaces fosfato de alta energía por aminoácidoincorporado:
CARGADO del ARNt-Aa con su aminoácido1ATP (2 enlaces) / Aa 2N
TRADUCCIONa. Iniciación 1GTP 1 b. Elongación 2 GTP / Aa 2(N-1) c. Terminación 1 GTP 1
____Gasto Total: 4 N *