La síntesis de proteínas implica traducir la secuencia de una molécula de ARN mensajero (ARNm) a una secuencia de aminoácidos durante la síntesis de proteínas. Es el proceso en el que los ribosomas en el citoplasma o ER sintetizan proteínas después del proceso de transcripción de ADN a ARN.
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Los ribosomas
- Los ribosomas existen normalmente como subunidades separadas que se componen de proteína y ARNr.
- Los ribosomas eucariotas son más grandes (80S) y más complejos que los ribosomas procariotas (70S).
- Las subunidades se unen para formar un ribosoma cuando se unen a un ARNm, cerca de su extremo 5 ‘.
- Al unirse a un ARNm, el ribosoma lee la secuencia de nucleótidos desde la dirección 5 ‘a 3’, sintetizando la proteína correspondiente a partir de los aminoácidos en una dirección N-terminal (amino-terminal) a C-terminal (carboxilo-terminal).
- Los ribosomas se encuentran en el citosol, ya sea flotando libremente o asociados con el retículo endoplásmico.
- Sirven para sintetizar proteínas.
Sitios ribosómicos para la síntesis de proteínas
Cada ribosoma procariota, que se muestra esquemáticamente, tiene tres sitios de unión para los ARNt.
- El sitio de unión de aminoacil-tRNA (o sitio A) es donde, durante el alargamiento, se une el aminoacil-tRNA entrante.
- El sitio de unión del peptidil-tRNA (o sitio P) es donde se une el tRNA unido a la cadena polipeptídica en crecimiento.
- El sitio de salida (o sitio E) es un sitio de unión para el ARNt después de su papel en la traducción y antes de su liberación del ribosoma.
Los tres sitios (A, P y E) están formados por moléculas de ARNr en el ribosoma.
Proceso de síntesis de proteínas
El mecanismo general de síntesis de proteínas en eucariotas es básicamente el mismo que en procariotas .
Sin embargo, existen algunas diferencias significativas:
- Mientras que un ribosoma procariota tiene un coeficiente de sedimentación de 70S y subunidades de 30S y 50S, un ribosoma eucariota tiene un coeficiente de sedimentación de 80S con subunidades de 40S y 60S.
- La composición de las subunidades ribosómicas eucariotas también es más compleja que las subunidades procariotas, pero la función de cada subunidad es esencialmente la misma que en los procariotas.
- En eucariotas, cada ARNm es monocistrónico, es decir, descontando cualquier reacción posterior de escisión postraduccional que pueda ocurrir; el ARNm codifica una sola proteína. En los procariotas, muchos ARNm son policistrónicos, es decir, codifican varias proteínas. Cada secuencia codificante de un ARNm procariótico tiene sus propios codones de iniciación y terminación.
- El inicio de la síntesis de proteínas en eucariotas requiere al menos nueve factores de iniciación eucariotas (eIF) distintos en comparación con los tres factores de iniciación (IF) en procariotas.
- En eucariotas, el aminoácido iniciador es metionina, no N-formilmetionina como en procariotas.
- Al igual que en los procariotas, se requiere un ARNt iniciador especial para la iniciación y es distinto del ARNt que reconoce y se une a los codones de metionina en posiciones internas del ARNm. Cuando se carga con metionina lista para comenzar la iniciación, esto se conoce como Met-tRNA i met
- La principal diferencia entre el inicio de la traducción en procariotas y eucariotas es que en las bacterias, una secuencia de Shine-Dalgarno se encuentra en 5 ‘del codón de iniciación AUG y es el sitio de unión para la subunidad ribosómica 30S.
- Por el contrario, la mayoría de los ARNm eucariotas no contienen secuencias de Shine-Dalgarno. En cambio, una subunidad ribosómica 40S se une al extremo 5 ‘del ARNm y se mueve hacia abajo (es decir, en una dirección de 5’ a 3 ‘) hasta que encuentra el codón de iniciación AUG. Este proceso se llama escaneo.
- La traducción procariota no requiere helicasa, presumiblemente porque la síntesis de proteínas en bacterias puede comenzar incluso cuando el ARNm todavía se está sintetizando, mientras que, en eucariotas, la transcripción en el núcleo y la traducción en el citoplasma son eventos separados que dan tiempo para que se forme la estructura secundaria del ARNm.
La síntesis (o traducción) de proteínas se lleva a cabo en tres etapas:
- Iniciación
- Alargamiento y
- Terminación
Inicio de la síntesis de proteínas
- El primer paso es la formación de un complejo de preiniciación que consta de la subunidad ribosómica pequeña 40S, Met-tRNA i met , eIF-2 y GTP.
- El complejo de preiniciación se une al extremo 5 ‘del ARNm eucariota, un paso que requiere eIF-4F (también llamado complejo cap-binding) y eIF-3.
- El complejo eIF-4F consta de eIF-4A, eIF-4E y eIF-4G; eIF-4E se une a la tapa 5 ‘en el ARNm, mientras que eIF-4G interactúa con la proteína de unión poli (A) en la cola poli (A).
- El eIF-4A es una ARN helicasa dependiente de ATP que desenrolla cualquier estructura secundaria en el ARNm, preparándolo para la traducción.
- A continuación, el complejo se mueve a lo largo del ARNm en una dirección de 5 ‘a 3’ hasta que localiza el codón de iniciación AUG (es decir, exploración).
- Las regiones 5 ‘no traducidas de los ARNm eucariotas varían en longitud pero pueden tener varios cientos de nucleótidos y pueden contener estructuras secundarias tales como bucles en horquilla. Estas estructuras secundarias probablemente se eliminan por factores de iniciación del complejo de exploración.
- El codón de iniciación suele ser reconocible porque a menudo (pero no siempre) está contenido en una secuencia corta denominada consenso de Kozak (5′-ACCAUGG-3 ‘).
- Una vez que el complejo se coloca sobre el codón de iniciación, la subunidad ribosómica grande 60S se une para formar un complejo de iniciación 80S, un paso que requiere la hidrólisis de GTP y conduce a la liberación de varios factores de iniciación.
Alargamiento de la síntesis de proteínas
- El alargamiento depende de factores de alargamiento eucariotas.
- Están implicados tres factores de elongación, eEF-1A, eEF-IB y eEF-2, que tienen funciones similares a sus homólogos procariotas EF-Tu, EF-Ts y EF-G.
- Al final del paso de iniciación, el ARNm se coloca de modo que el siguiente codón pueda traducirse durante la etapa de elongación de la síntesis de proteínas.
- El tRNA iniciador ocupa el sitio P en el ribosoma, y el sitio A está listo para recibir un aminoacil-tRNA.
- Durante el alargamiento de la cadena, cada aminoácido adicional se agrega a la cadena polipeptídica naciente en un microciclo de tres pasos.
- Los pasos de este microciclo son:
- Colocando el aminoacil-tRNA correcto en el sitio A del ribosoma,
- Formando el enlace peptídico y
- Desplazamiento del ARNm en un codón en relación con el ribosoma.
- Aunque la mayoría de los codones codifican los mismos aminoácidos tanto en procariotas como en eucariotas, los ARNm sintetizados dentro de los orgánulos de algunos eucariotas utilizan una variante del código genético.
- Durante el alargamiento en bacterias, el ARNt desacilado en el sitio P se mueve al sitio E antes de salir del ribosoma. Por el contrario, aunque la situación todavía no está del todo clara, en eucariotas el ARNt desacilado parece ser expulsado directamente del ribosoma.
Terminación de la síntesis de proteínas
- La terminación del alargamiento depende de factores de liberación eucariotas.
- En eucariotas, el factor de liberación eucariota eRF-1 reconoce los tres codones de terminación (UAA, UAG y UGA) y, con la ayuda de la proteína eRF-3, termina la traducción.
- Tras la terminación, el ribosoma se desmonta y se libera el polipéptido completo.
Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.