Traducción
La Traducción requiere:
5’
3’
Ø tRNA iniciador aminoaciladoØ tRNAs elongadores
aminoacilados
Ribosomas
mRNA
ENERGIA
Factores protéicos
Ø INICIO
Ø ELONGACIÓN
Ø TERMINACIÓN y RECICLADO
El tRNAi iniciador de la traducción (bacteria)
THF = tertra hidro folatoFMT = formil metionil transferasa
El tRNAi iniciador de la traducción (bacteria)
Necesario para la entrar al sitio P
Necesario para la formilación
El ARNt iniciador tienecaracterísticas especiales
Subunidad grande Subunidad grande
Subunidadpequeña
Subunidad pequeña
Unión del mRNA
Sitio ESitio P
Sitio A
El Ribosoma
El marco abierto de lectura lo define el AUG de inicio
Bacteria
SD: Shine-Dalgarno
Shine-Dalgarno es una secuencia en el mRNA que se encuentra alrededor de 10 nt ANTES (hacia el 5’) del AUG y es complementaria a una secuencia en el extremo 3’ del RNA ribosomal 16S
Selección del Codón de inicio AUG (bacteria)
Selección del Codón de inicio AUG (bacteria)
SD = sitio de unión al ribosoma
AUG queda colocado en el sitio P de 30S
v Las subunidades ribosomales deben estar separadasv La subunidad pequeña debe reconocer al mRNAv El tRNA aminoacilado INICIADOR debe colocarse en la posición P de la subunidad ribosomal pequeñav Debe ocurrir el reconocimiento codón-anticodón de iniciov Se hidroliza GTPv El proceso es asistido por:
Factores de iniciación de la traducción (IF/eIF)
PARA EL INICIO DE LA TRADUCCIÓN
50S
30S
IF3
IF3
mRNAAUG5’
3’
S-D
IF3AUG
5’
3’
S-D
1. Interacción entre Shine-Dalgarno (S-D) y el extremo 3’ del rRNA 16S coloca el AUG en el sitio P del ribosoma
30S-Pre-IC
IF1
IF2fMet GTP
IF3AUG
5’
3’
S-D IF1
IF2fMet GTP
30S-IC
2. Se une el complejo ternario IF2-tRNAi-GTP
50S
IF3AUG
5’
3’
S-D IF1
IF2fMet GTP
3. Se une la subunidad grande 50S
Inicio de la Traducción BACTERIANA
AUG5’
3’
S-D
fMet
70S-IC
4. Se hidroliza GTP y salen los IFs.
Listo!!!
IC=complejo de inicio
Factor FunciónIF1 Previene la unión de tRNAs en el sitio A
de la subunidad 30SIF2 GTPasa que interacciona con 3
componentes claves durante iniciación: la subunidad 30S, IF1, y fMet-tRNAif-Met)
IF3 Se une a 30S y evita re-asociación con 50S. Participa en el reconocimientocodon-anticodon
5’APE
f-met
aa-tRNA
IF1IF3
IF2
3’
FACTORES DE INICIO DE LA TRADUCCIÓN (PROCARIONTES)
+ FACTORES+ met-tRNAi+ GTP
En eucariontes la subunidad 40S se une al 5’ Cap y recorre la 5’UTR hasta el AUG en contexto apropiado
Inicio de la Traducción EUCARIONTE
Organización de mRNA en Eucariontes:
1. NO hay algo similar a Shine-Dalgarno (S-D)
2. La subunidad 40S se recluta al 5’ CAP: lejos del codón de inicio AUG
3. Hay solo UN CISTRÓN
4. Hay cola de poli A
5. Las regiones no traducidas 5’UTR y 3’UTR son mucho mas largas
5’ CAP
eIF2Met GTP
Complejo ternario (TC) eIF2-tRNAi-GTP
met
aa-tRNA
eIF3
eIF2
eIF1eIF5
Subunidad 40S + eIF2-tRNAi-GTP + Complejo Multifactor (MFC)
43S-Pre-IC
1. Tiene características particulares (entra por el sitio P)
2. La metionina NO está formilada
3. Es unido por eIF2 y GTP (complejo ternario
Inicio de la Traducción EUCARIONTE
Los factores eIF4 forman un complejo circularizado con los extremos 5’ y 3’ del mRNA
¡Los factores eIF4 NO existen en bacteria!
eIF4E: reconoce el 5’ CAPeIF4G: une a eIF4E
eIF4A (helicasa)eIF3 (unido a 40S)PABP (unido a poli A)
5’ 3’AUG
AAAAAAA7mGpppG4E
4G
50-300 nt
PABP
4A
met
aa-tRNA
eIF3
eIF2
eIF1eIF5
El mRNA está “circularizado”
durante traducción eucarionte
48S-IC
El complejo 48S-IC recorre la 5’UTR hasta encontrar el primer AUG en contexto Kozac
Se hidroliza GTP, se une 60S y se disocian algunos eIF
Secuencia Kozak:
Purina en posición -3G en posición +4
Secuencia AUG en contexto apropiado en Eucariontes
eIF2B: intercambiaGDP por GTP en eIF2
1. Tiene características particulares (entra por el sitio P)
2. La metionina NO está formilada
3. Es unido por eIF2 y GTP (complejo ternario
Cuando se completa el inicio, sale eIF2-GDP
El factor eIF2B debe intercambiar GDP por GTP
Este proceso es inhibido por diversas condiciones de estrés (FOSFORILACIÓN de eIF2) para DISMINUIR la síntesis de proteínas
7 Initation of Protein Synthesis 242
GTP and Met-tRNA , and this eIF2•GTP•Met-tRNA ternary complex (TC)binds to the 40S subunit. The factors eIF1, eIF1A, and eIF3 all stimulate binding ofthe TC to the 40S ribosome to form a 43S preinitiation complex. Binding of Met-tRNA to IF2 in bacteria is dependent on formylation of the methionine, a modifi-cation that does not occur in eukaryotes.
Figure 7.2-1 Pathways of translation initiation in prokaryotes and eukaryotes. The individual steps in the prokaryotic (A) and eukaryotic (B) pathways have been aligned to reflect the conservation of the reactions and functions of the factors. The three initiation factors (IF1-IF3) in prokaryotes and the various eukaryotic initiation factors (eIFs) are labeled. Bio-chemical studies have suggested that an alternate pathway in which mRNA binding to the 30S subunit precedes Met-tRNA
binding may also function in prokaryotes (see Chap. 7.1). At the completion of the initiation pathway, Met-tRNA is bound to the ribosomal P site and the A site is vacant waiting for binding of the first elongating tRNA in an eEF1 A/EF-Tu•GTP•aminoacyl-tRNA ternary complex. The green dot represents GTP and the red dot is GDP.
Meti
Meti
Meti
Meti
Meti
Protein Synthesis and Ribosome structure, 2004
Separación de subunidadesribosomales
Unión de tRNAiniciador (sitio P)
Reconocimiento del mRNA:• Shine-Dalgarno• rRNA16S• AUG en sitio P
Reconocimiento del mRNA:• 5’Cap• Factores eIF4• Secuencia Kozac
• Hidrólisis de GTP
• Salida de factores
• Unión Subunidadgrande
Regeneración de complejo eIF2-GTPREGULADA
3 IFs 11 eIFs
v INICIO
PROCARIONTES EUCARIONTES
El ribosoma realiza 3 funciones:
a) Función genética (decodificar la secuencia de nucleótidos en aminoácidos)
b) Función enzimática (catalizar la formación del enlace peptídico)c) Función de translocación (maquina que se mueve a lo largo del
mRNA, por la que van pasando los tRNAs y se elonga la cadena peptídica)
Función genética --------------- subunidad pequeñaFunción enzimática ----------- subunidad grandeFunción de translocación --- ambas subunidades
Aunque está formado por proteínasy RNA las funciones son realizadasPrincipalmente por el RNA
RIBOZIMA
16S o 18S23S o 25/28S
vELONGACIÓN Cadenapolipeptídicacreciente
Centro Peptidil-Transferasa(PTC)
Salida de tRNAs
desacilados
Centro decodificadorMovimiento del Ribosoma
GTP
GTP
ribosomas mRNAtRNAs-aaENERGÍA (GTP)
x aminoácido
FACTORES DE ELONGACIÓN DE LA TRADUCCIÓN
Para la elongación de la traducción:
Los tRNA-aminoacilados entran por el sitio A y salen sin aminoácido por el sitio E
Factor procarionte
Factor eucarionte
Función
EF-Tu eEF-1A Lleva el aa-tRNA al sitio A disponible; hidrolisis GTP
EF-Ts eEF-1B Factor que intercambia GDP porGTP para EF-Tu/eEF-1A
EF-G eEF-2 Ayuda a la translocación del ribosoma exactamente 1 codón; hidroliza GTP
FACTORES DE ELONGACIÓN DE LA TRADUCCIÓN
1. Entrada del aa-tRNAaa correcto:• Interacción codón-anticodón• Cambio conformacional• Hidrólisis de GTP
EF-Tu - GTP
EF-Tu - GDP
EF-Ts
EF-Tu - GTP
El ribosoma (rRNA 23S/28S) realiza la catálisis
RIBOZIMA
2. Formación del enlace peptídico:
3. Translocación:
• Cambio conformacional: transitorio A/P, P/E• Entrada de EF-G-GTP• Hidrólisis de GTP• Translocación exactamente 1 codón (3 bases)
EF-Tu - GTP
Inicia nuevo ciclo de elongación
Terminación y Reciclado
GTP
ribosoma mRNAfactores de terminación
subunidades ribosomamRNAtRNA libre
proteína
Factores de terminaciónBacteria Eucariontes
RF1RF2RF3
RRF
eRF1
eRF3
El gasto energético del proceso de traducción
Se hidrolizan 2 GTPs por cada aminoácido incorporadoLa hidrólisis promueve cambios conformacionales
Cargado de tRNA con su aminoácido 1 ATP /aa
TRADUCCIONIniciación 1 GTP (1er aminoácido)Elongación 2 GTPs /aaTerminación 1 GTP
POLIRIBOSOMAS
Múltiples ribosomasque se encuentrantraduciendo el mismomRNA
Modificaciones Co- y Post- traduccionales de las proteínas
Eliminación de residuos N-terminales (f-Met en bacteria; Met en eucariontes)
Modificación de aminoácidos
• Acetilación (Lys, Arg en histonas; cambia la función)• Fosforilación (Ser, Thr, Tyr; transducción de señales, actividad)• Metilación (Lys, Arg en histonas; cambia función)• Carboxilación (Lys, Pro en colágeno, estabilidad estructural)• Glicosilación (Asn; Thr; receptores de hormonas, anticuerpos)• Nucleotidilación (Tyr; adición de AMP regula actividad)• Lipidación (Gly, Cys; localización en membrana)• Ubiquitinación (Lys; degradación localización, función)
Proteólisis (pro-insulina a insulina; actividad)Adición de grupos prostéticos (grupo hemo, hemoglobina)
En algunas proteínas los dominios estructurales se forman durante su síntesis
Este proceso es asistido por chaperonas moleculares que ayudan al plegamiento y a la formación apropiada de puentes disulfuro
Las proteínas son direccionadas a su destino celular por señales de aminoácidos en su
secuencia
Las proteínas nucleares, mitocondriales, de cloroplasto o peroxisoma (plantas) y las del citosol son sintetizadas por ribosomas libres en el citoplasma y pos-traduccionalmente dirigidas a su destino.
Direccionamiento a Retículo Endoplásmico -RE (proteínas extracelulares y de membrana)
La secuencia señal es amino-terminal y emerge del ribosoma
El complejo SRP•GDPreconoce la secuencia señal
El complejo se ancla al receptor en la membrana de RE
unión a GTP, hidrólisis y liberación de SRP
Una vez que cumple su función, el péptido señal es cortado
Las proteínas extracelulares y de membrana sufren glicosilaciones en RE y Golgi
RER
Golgi
cis-Golgi
media-Golgi
trans-Golgi
lisosoma
membrana
vesícula secretora
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