SINTESIS DE PROTEÍNAS

 La síntesis de las proteínas, o traducción, es una etapa importante dentro del proceso global de la expresión génica, ya que permite, en último término, que la información genética almacenada en las moléculas de los ácidos nucleicos se plasme en forma de proteínas, que son los componentes estructurales y funcionales básicos para la organización y el funcionamiento de la célula.

La información que determina la secuencia proteica está especificada en el ADN, en forma de secuencia de las cuatro bases nitrogenadas (A, T, C, G) características de este tipo de ácido nucleico. La unidad de codificación o codón viene determinada por una secuencia de tres bases que se corresponden con un determinado aminoácido. La estructura primaria de un polipéptido, es decir, su secuencia de aminoácidos, está escrita en un segmento concreto de ADN denominado gen, en el que las bases nitrogenadas de una de las dos cadenas del ADN forman una sucesión de bases que se leen en forma de tripletes y en el sentido 5’a 3’ . De los 64 tripletes posibles, tres son tripletes de terminación (UAA, UAG, UGA), mientras que el resto codifica los diferentes aminoácidos, siendo el triplete AUG, codificante de metionina, un codón de iniciación .La relación existente entre los diferentes tripletes y los aminoácidos proteicos se conoce como código genético.

Esta información, cifrada en el ADN, no se transmite de manera directa a las proteínas, sino que se comunica a través de moléculas intermediarias de ARN del cual existen tres tipos principales que participan activamente en el proceso de síntesis de las proteínas y que, de acuerdo con su función, se clasifican en ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosomal o ribosómico (ARNr).

Otro elemento fundamental para la síntesis son los ribosomas los cuales desempeñan un papel fundamental en el proceso de unión de los aminoácidos para formar la cadena polipeptídica. Estas partículas están formadas por la interacción compleja de diferentes cadenas de ARNr y proteínas ribosomales. Los ribosomas están formados por dos subunidades funcionales de tamaño diferente (L, o mayor, y S, o menor), que se asocian y disocian a lo largo del proceso biosintético. Aparte de los ribosomas, también participa en el proceso una serie de factores proteicos de traducción, que interaccionan con moléculas de aminoacil-ARNt, con los ribosomas y con el ARNm para llevar a cabo con precisión el proceso de traducción.

PROCESO DE SINTESIS

La biosintesis de proteina en los eucariotas se divide en dos etapas la cuales se subdividen : transcripcion y traduccion ( iniciación, elongacion y terminación).

Transcripción

la transcripción es el proceso durante el cual la información genética contenida en el ADN es copiado a un ARN de una cadena única llamado ARN-mensajero. La transcripción se lleva a cabo en el interios del nucleo y es catalizada por una enzima llamada ARN-polimerasa. El proceso se inicia separándose una porción de las cadenas de ADN: una de ellas, llamada hebra sentido es utilizada como molde por la ARN-polimerasa para incorporar nucleótidos con bases complementarias dispuestas en la misma secuencia que en la hebra anti-sentido, complementaria de la hebra sentido inicial. La única diferencia consiste en que la timina del ADN inicial es sustituída por uracilo en el RNA mensajero. Así, por ejemplo, una secuencia ATGCAT de la hebra sentido del ADN inical producirá una secuencia UACGUA.

Además de las secuencia de nucleótidos que codifican proteínas, el ARN mensajero copia del ADN inicial unas regiones que no codifican proteínas y que reciben en nombre de intrones. Las partes que codifican proteínas se llaman exones. Por lo tanto, el ARN inicialmente transcrito contiene tanto exones como intrones. Sin embargo, antes de que abandone el núcleo para dirigirse al citoplasma donde se encuentran los ribosomas, este ARN es procesado mediante operaciones de "corte y empalme", eliminándose los intrones y uniéndose entre sí los exones. Este ARNm maduro es el que emigra al citoplasma. Un único gen puede codificar varias proteínas si el ARNm inicial puede ser cortado y empalmado de diversas formas. Esto ocurre, por ejemplo, durante la diferenciación celular en donde las operaciones de corte y pegado permite producir diferentes proteínas.

Traducción

El ARNm maduro contiene la información para que los aminoácidos que constituyen una proteína en vayan añadiendo según la secuencia correcta. Para ello, cada triplete de nucleótidos consecutivos (codón) especifica un aminacido. Dado que el m-RNA contiene 4 bases, el número de combinaciones posibles de grupos de 3 es de 64, número más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos. De hecho, un aminoácido puede ser coficado por varios codones.La síntesis de proteínas tiene lugar de la manera siguiente:

• Iniciación: Un factor de iniciación, GPT y metionil-tRNA[Met] forman un complejo que se une a la subunidad ribosómica mayor. A su vez, el ARNm  y la subunidad ribosómica menor se unen al encontrar esta última el codón de iniciación que lleva el primero. A continuación ambas subunidades ribosómicas se unen. El metionil-tRNA[met] está posicionado enfrente del codón de iniciación (AUG). El GPT y los factores de iniciación de desprenden quedando el tRNA[Met] unido al ribosoma.

•  Elongación: Un segundo aminoacil-tRNA (en el ejemplo Phe-tRNa[Phe]) se coloca en la posición A de la subunidad grande del ribosoma. Un complejo activado por GPT se ocupa de formar el enlace peptídico quedando el peptido en crecimiento unido al aminoacil-tRNA entrante. Al mismo tiempo, el primer ARNt se separa del primer aminoácido y del punto P del ribosoma. El ribosoma se mueva un triplete hacia la derecha, con los que el peptidil-tRNA[Phe] queda unido al punto P que había quedado libre. Un tercer aminoacil-tRNA (en el ejemplo Leu-tRNA[Leu]) se coloca en la posición A y se repite el proceso de formación del enlace peptidico, quedando el peptido en crecimiento unido al Leu-tRNA[Leu] entrante. Se separa el segundo ARNt del segundo aminoacido y del punto P del ribosoma.

•         Terminación: el ARMm que se está traduciendo lleva codones de terminación (UAG- UAA- UGA). Cuando el ribosoma llega a alguno de estos codones,debido a que no existe ningun ARNt cuyo anticodon sea complementario, la proteína ensamblada es liberada y el ribosoma se fragmenta en sus subunidades quedando listo para un nuevo proceso. Este proceso viene regulado por los factores de liberación ,de tipo proteico, que se situan en el sitio A y hacen que el peptidil transferasa separe, por hidrolisis, la cadena polipeptidica del ARNt.

   

INHIBIDORES DE LA SINTESIS

Habida cuenta de la complejidad y variabilidad estructural de los diferentes componentes que participan en el proceso de síntesis proteica, no es de extrañar que existan muchos compuestos diferentes que inhiban el proceso de traducción. Muchos de ellos inhiben etapas concretas del proceso, tales como la formación de algún aminoacil-ARNt, la iniciación o la elongación, no conociéndose, sin embargo, inhibidores de la terminación. Algunos inhibidores, como la estreptomicina, aumentan la tasa de errores del proceso de descodificación, dando lugar a proteínas anormales no funcionales, mientras que otros, como la puromicina, abortan el proceso de síntesis e inducen la formación de cadenas polipeptídicas incompletas.