T5, Traducció en procariotes (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 2º curso
Asignatura Expressió i replicació génica
Año del apunte 2014
Páginas 24
Fecha de subida 10/04/2015
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TEMA 5 Traducció en procariotes El código genético esta degenerado Indica que un aa → más de un codón, menos con la metionina (AUG) y el triptófano (UGG). Consecuentemente, a partir de una secuencia de aminoácidos de una proteína no es posible deducir cual es la secuencia exacta de tripletes/codones que la codifica.
Presión selectiva La distribución de codones el código evolucionó bajo presión selectiva para minimizar el efecto negativo de las mutaciones puntuales: la mutación se conviertan en alelo puntual o SNP (Single Nucleotide Polymorfism).
- Las transiciones son las mutaciones puntuales más frecuentes.
- codones con purinas (A, G) en 2ª posición codifican aminoácidos polares cargados o no cargados - codones con pirimidinas (C, U) en 2ª posición especifican sobre todo aa hidrófobos; no polares, o al menos polares no cargados - transición en el 3er nucleótido del codón, frecuentemente sigue codificando el mismo aa.
- transición en 1er o 2º nucleótido de un codón frecuentemente resultan en un aa similar; El código genético no tiene ambigüedades un codón no puede codificar para varios aminoácidos: - A partir de una secuencia de tripletes, puede deducirse la secuencia de aminoácidos codificados.
De la comparación de las secuencias de las proteínas con las del mRNA y de los genes se deducen las siguientes propiedades del código genético: 1. Esta formado por tripletes, codones. 64 codones: 61 especifican un aa; 3 especifican el final de la traducción (stop codons) 2. Es (casi) universal.
3. No tiene ambigüedades.
4. Está degenerado: excepto Met y Trp, los aminoácidos estan codificados por más de un codón.
5. Es colineal: los codones estan en la misma secuencia y sentido del mRNA que los aa a la proteína codificada (codones en sentido 5’P→3’OH en el mRNA, aa en sentido NH3+→ COOen la proteína).
6. No tiene solapamientos.
7. No tiene espacios en blanco.
8. Todas las proteínas empiezan con Met (extremo N-terminal) cuando salen del ribosoma: AUG = codón de inicio de traducción universal (start codon).
Código Genético “Universal” o Canónico Consecuentemente, un mRNA de una especie puede ser traducido correctamente a la misma proteína por cualquier otra especie.
Pauta de lectura (reading frame) Una secuencia de nucleótidos contiene 3 posibles secuencias de codones, o pautas de lectura.
Por tanto, los ribosomas han de reconocer la pauta de lectura correcta entre las 3 posibles; o sea, cual es el primer codón que se ha de traducir.
Start codon primer triplete AUG traducido (a Met) determinado por la posición de la secuencia Shine-Dalgarno en mRNAs procariotas y de la secuencia Kozak en eucariotas: Los ribosomas reconocen estas secuencias y empiezan a traducir.
En los mRNAs policistrónicos de procariotas, cada cistrón consiste en una pauta de lectura abierta (open reading frame, ORF), que queda determinada por una secuencia consenso ShineDalgarno, seguida de un codón de inicio (AUG), y que finaliza con uno o más codones stop (UAA, UAG, UGA).
El balanceo permite a un mismo tRNA reconocer múltiples codones.
El aa cargado siempre es el mismo.
El balanceo contribuye en la degeneración del código genético.
Formación de los aminoacil tRNA aminoacil-tRNA-sintetases (aatRS), 2 fases: 1. Activación de los aa por adenilación: unión de un AMP al carboxilo del aa.
2. Unión del aa activado covalentemente al tRNA correcto, a la ribosa del extremo 3’ del tRNA. Se forma un 3’-aminoacil tRNA que es el que entra al ribosoma.
Las aatRS son enzimas muy específicas. Hay 20 diferentes, una para cada aa, no una para cada tRNA.
Las aatRS distinguen los aa por el tamaño, hidrofobicidad o cárga de la cadena lateral.
Las aatRS distinguen los tRNAs por nts y secuencias específicas.
La correspondencia entre un aa y sus tRNAs, determinada por las aatRS, se llama “segundo código genético” Síntesi de proteínes en los ribosomas en procariotas (en eucariotas es muy parecido, excepto la fase de inicio) El mRNA se lee en dirección 5’P→3’OH.
La síntesi del polipéptido va del extremo N (amino terminal libre) al extremo C (carboxilo terminal libre).
3 fases: 1. Iniciación 2. Elongación 3. Terminación Inicio de la síntesi de una proteína •El 1er codón AUG Met.
El primer aa incorporado Met en eucariotas; N-formil-Met en bacterias •Van unidas a un tRNA iniciador • tRNA y fMet a procariotas • tRNA y Met a eucariotas •Solo los tRNA iniciadores que llevan N-formil-metioneina son situados a la zona P al inicio de la traducción.
Elongación de la cadena peptídica Cada aa se añade por la repetición de un microciclo de 3 etapas: 1) unión de la aminoacil-tRNA, a la zona A del ribosoma. Requiere hibridación correcta del codón-anticodón, de lo factores de elongación EF-Tu (= EF1A) unido a GTP y del EF-Ts (= EF1B).
2) formación del enlace peptídico entre el grupo amino del aa que entra y el grupo carboxilo del aa de la cadena peptídica formada.
3) translocación: desplazamiento de un codón por el ribosoma por el mRNA hacia el extremo 3’ del mRNA. Requiere el factor de elongación EF-G (= EF2) unido a GTP.
Unión del aminoacil-tRNA a la zona A a) Bases apareadas de forma correcta: formación adicional de puentes de hidrógeno entre 2 residuos de adenina del rRNA 16S y el surco menor de la pareja codón-anticodón .
b) El apareamiento permite que el EF-Tu unido al aa-tRNA produzca la hidrólisis del GTP y la liberación del EF-Tu.
c) Solo los aa-tRNA apareados de manera correcta permanecen asociados con el ribosoma conforme rotan hacia la posición adecuada para la formación del enlace peptídico. Esta rotación se conoce como acomodación del tRNA.
Formación del enlace peptídico • Ataque a grupo amino del aa de la zona A sobre el carboxilo terminal del péptido naciente esterificado con el 3’OH del tRNA de la zona P.
•Proceso catalizado por la peptidil-transferasa, actividad que se encuentran en el rRNA 23S de la subunidad grande del ribosoma (es una riboenzima).
La estructura del enlace peptídico •Se forma por condensación del extremo carboxilo y amino de aa vecinos: se libera agua Translocación del ribosoma • Con la ayuda del factor de elongación EF-G, el ribosoma se desplaza un codón, pasando el tRNA con el péptido naciente a la zona P, quedando el tRNA sin aa en la zona E, donde se desprende del ribosoma, y vuelve a quedar la zona A vacia, para que entre otro aa-tRNA.
•Para la translocación se necesita hidrolizar GTP.
Microciclo de elongación de la cadena proteica en bacterias Microciclo de elongación de la cadena proteica en bacterias: factores de elongación y “prueba de lectura” de los tRNAs que entran a la zona A Selenocisteína-tRNA Ciertas proteínas (glutatión peroxidasa y formato deshidrogenasa) contienen un aa inusual, la selenocisteína parte del centro catalítico.
Contiene selenio en lugar del átomo de azufre de la cisteína.
No se genera en las proteínas por modificación química tras de la traducción (como en otros aa) por vía enzimática a partir de la serina portada en un tRNA especial que es cargado por la serina-tRNA sintetasa. Este tRNA alterado se usa para incorporar selenocisteína directamente en las enzimas.
Un factor de alargamiento de la traducción entrega el selenocisteinil-tRNA al ribosoma a un codón (UGA) que en condiciones normales se reconocería como un codón de terminación.
La selenocisteína puede considerarse como el aa 21 que se incorpora en las proteínas por una modificación de la maquinaria de traducción estándar de la célula.
Un ribosoma atascado sobre una mRNA roto que carece de codón stop puede recuperarse mediante tmRNA (transfer-messenger RNA) Las proteínas ribosomales son represoras traduccionales de su propia síntesis.
Las proteínas ribosomales de E. coli , varios factores de elongación de traducción, y las propias subunidades α, β, y β’ de la RNA polimerasa, están codificadas por varios operones, cuya expresión es reprimida a nivel de traducción, por una de las proteínas ribosomales de cada operón.
Antibióticos que impiden la transcripción ó traducción Parte de la molécula de la purimicina se parece al extremo 3’ de un aa-tRNA, por lo que entra a la zona A y se une al péptido creciente causando la liberación prematura de la proteína ...