7.2.2 Estructura ribosomal
El ribosoma consta de dos partes, la subunidad mayor y una menor, estas salen del núcleo por separado. La ultraestructura del ribosoma es muy compleja, está formado por ARN ribosómico y proteinas.
Los ribosomas son responsables del aspecto granuloso del citoplasma de las células. Es el orgánulo más abundante, hay varios millones por célula.
La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. Este es el proceso mediante el cual el mensaje contenido en el ADN nuclear, que ha sido previamente transcrito en un ARN mensajero, es traducido en el citoplasma, juntamente con los ribosomas y los ARN de transferencia que transportan a los aminoácidos, para formar las proteínas celulares y de secreción.
El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteina con los aminoacidos suministrados por los ARN de transferencia, este proceso se denomina sintesis de proteinas. Los polisomas se encargan de sintetizar proteinas de localizacion celular, mientras que los ribosomas del RER se encargan de sintetizar proteinas de exportacion
7.2.3 Procariotico
El ribosoma procarionta tiene un coeficiente de sedimentación de 70s y está formado por dos subunidades de 50s y 30s. Se puede encontrar en el citoplasma donde recibe el nombre de polisoma o polirribosa. La PUROMICINA y la ACTINOMICINA D. Otros agentes como la ERITROMICINA y el CLORANFENICOL, ESTREPTOMICINA, etc. (antibióticos) inhiben la síntesis de proteínas procariotas.
7.2.4 Eucariotico
El ribosoma eucariota tiene un coeficiente de sedimentación de 80s, uno de 60s y otra de 40s Este se puede encontrar unido al retículo endoplasmático rugoso. La AMANITINA y la ANISOMICINA que inhiben la síntesis en eucariotas.
7.3 Etapas de la sintesis de proteinas en Eucariotas
- El ribosoma y sus
subunidades son más grandes (40S + 60 S → 80S).
- Los rRNA son mayores y hay
más proteínas por subunidad ribosómica.
- La subunidad mayor contiene
los rRNA 28S y 5S, pero además una 5,8S adicional que no existe en los
procariotas.
- El ribosoma no tiene sitio
E.
- El mRNA es diferente y sus
elementos distintivos son importantes.
- Durante el viaje al
citoplasma, el mRNA puede adquirir una estructura secundaria que el
ribosoma tiene que eliminar antes de traducirlo.
- El codón de iniciación es
siempre AUG y no hay secuencias Shine-Dalgarno.
- La Met iniciadora no está
formilada.
- El mRNA tiene que
prepararse para interaccionar con el ribosoma.
EIF-6
estabiliza la subunidad 60S del ribosoma. eIF-3, eIF-1 y eIF-1A
se unen a la subunidad menor. Junto con el aa-tRNA unido a eIF-2, van a
formar el complejo 43S. Como en procariotas, los aa-tRNA
llegan acompañados de un factor (eIF-2) que se reciclará mediante el factor eIF-2B.
Gracias a eIF-5B, el Met-tRNAi se coloca correctamente.
El mRNA es reconocido por eIF-4F
a través de la caperuza. El complejo 43S se une al mRNA/eIF-4F y comienza a
rastrear el mRNA desde su extremo 5’ en busca del AUG iniciador (normalmente el
primero). Este rastreo es necesario para deshacer las estructuras secundarias
que se han producido en el traslado del mRNA desde el núcleo hasta el
citoplasma. Una vez que lo encuentra se forma el complejo de iniciación
48S. eIF-1 y eIF-1A estabilizan este complejo además de
catalizar su disociación si este complejo fuera artefactual.
eIF-4G
sirve de punto de anclaje de formación de todos los factores que componen
eIF-4F, además de interaccionar con eIF-3 y PABP. eIF-4E reconoce la
caperuza. eIF-4A tiene la misión es relajar los 15 primeros nucleótidos
del mRNA, así como ayudar en la migración del ribosoma para buscar el AUG
iniciador. En la migración le asiste eIF-4B. eIF-3 podría ser una
especie de pinza que, mediante interacciones con eIF-1 y complementariedad con
los rRNA, estabiliza el complejo 48S e interacciona con eIF-4G.
El mRNA no está unido linealmente
al ribosoma, sino formando una estructura circular por la interacción de PABP
con eIF-4G. Esta estructura permite una reiniciación de la traducción del mRNA
muy eficiente, incluso reciclando el mismo ribosoma. De hecho, la eficiencia de
la traducción está estrechamente ligada a la longitud del poli-A.
eIF-5 activa la actividad GTPasa
de eIF-2 para indicar que el rastreo del AUG ha concluido y liberar todos los
factores.
Cuando la subunidad mayor se une,
se libera eIF-6 y se forma el complejo de iniciación 80S,
con el Met-tRNAi en el sitio P. El Met-tRNAi, como en procariotas, no se usará
luego en la elongación.
El Met-tRNAi que ha entrado con
eIF-2, como en procariotas, no se usará luego en la elongación a pesar de
llevar una Met sin formilar. El GTP unido a eIF-2 se hidroliza por la
intervención de eIF-5, y es la señal que indica que se ha encontrado el
AUG iniciador, provocando la liberación de todos los factores, incluido los
propios eIF-2 y eIF-5. El factor eIF2 se reciclará mediante el factor eIF-2B
con consumo de ATP y es un punto de regulación estrecha.
La subunidad mayor 50S unida a eIF-6
—que sirve para mantenerla separada de la subunidad 30S— se asocia a la menor,
se desprende eIF-6 y se forma el complejo de iniciación 80S, con el
Met-tRNAi en el sitio P.
7.4 Etapas de la sintesis de proteinas en Procariotas
Las enzimas que unen los
aminoácidos a sus tRNA son las aminoacíl-tRNA ligasas,
una para cada aminoácido en bacterias, que reconoce los diferentes tRNA que usa
el aminoácido. Las hay de dos tipos y su papel es esencial para
la fidelidad de la síntesis proteica.
La traducción de un mensaje del
mRNA puede dividirse en tres fases: iniciación, elongación y terminación, fases
en las que se necesitan factores de traducción:
factores de iniciación (IFs), factores de elongación (EFs)
y factores de liberación (RFs).
INICIO:
 Se comienza con la subunidad
menor sola. IF-1 se une a la base del sitio A para forzar que el primer fMet-tRNA
entre en el sitio P.
IF-3 se le necesita para
estabilizar la subunidad 30S IF-2 sirve para depositar el
aminoacil-tRNA (fMet-tRNA en este caso) en el ribosoma.
Los 3 IF junto con el mRNA, el
fMet-tRNA y la subunidad 30S forman el complejo de iniciación
|
El tRNA iniciador que reconoce el
AUG (en ocasiones GUG y raramente UUG) es especial ya que porta una
formil-Met, presenta modificaciones postranscripcionales específicas, sólo
puede usarse en iniciación, y es el único capaz de entrar en el sitio P (no el
A) sin la subunidad mayor del ribosoma.
ELONGACION:
El crecimiento de la cadena
polipeptídica en el ribosoma es un proceso cíclico
que se repite tantas veces como aminoácidos se incorporen. Cada ciclo consta de
4 pasos: ubicación del nuevo aa-tRNA, verificación o corrección del
aminoácido introducido, formación del enlace peptídico y translocación. Los
sitios E y A cooperan negativamente puesto que nunca que encuentran ocupados a
la vez.
Ubicación
El tRNA aminoacilado se dirige al
sitio A con el factor de elongación EF-Tu (EF-1A), que al igual que
IF-2, lleva GTP. Cuando el aminoacil-tRNA se aloja en el sitio A, el GTP se
hidroliza y se libera EF-Tu/GDP.
Corrección
Para dejar el aa-tRNA en su
sitio, EF-Tu tiene que hidrolizar el GTP. Esto es un proceso relativamente
lento, que da tiempo a verificar el apareamiento codón-anticodón. Si el
apareamiento codón-anticodón es incorrecto, el aminoacil-tRNA se rechaza y
queda de nuevo libre el sitio A para aceptar el aminoacil-tRNA correcto.
Transpeptidación
La cadena polipeptídica
enganchada al tRNA del sitio P se transfiere sobre el aminoácido transportado
por el tRNA del sitio A. Esta transferencia la cataliza el sitio peptidil
transferasa de la subunidad 50S. Concretamente, el rRNA 23S alojado en este
sitio catalítico es quien realiza la función catalítica fundamental, actuando
como ribozima.
El sitio peptidil transferasa
también impide que la cadena naciente se hidrolice del tRNA al que va unida,
evitando la terminación prematura. Lo consigue evitando la entrada de moléculas
de agua al centro activo peptidil transferasa, esencialmente mediante un
entorno hidrófobo.
Translocación
(traslado)
El tRNA descargado del sitio P se
transfiere al E y el tRNA que tiene el péptido en el sitio A pasa al P. El
desplazamiento hace que el ribosoma avance 3 nt por el mRNA.
Tras la translocación, la
cooperación negativa entre E y A hace que no pueda entrar otro aa-tRNA nuevo en
A hasta que el que hay en E no ha salido. En este momento se ha completado el
ciclo, con la diferencia de que ahora la cadena polipeptídica ha crecido en un
residuo y el ribosoma está desplazado 3 nt en el mRNA.
TERMINACION
Determina la conclusión
de la síntesis de la proteína cuando el sitio A del ribosoma es abordado por el
codón de terminación del ARNm (UUA, UGA o UAG, indistintamente). Ello deja
al sitio A sin el esperado aminoacil-ARNtAA, aunque pronto es
ocupado por un factor de terminación
llamado eRF (eucaryotic releasing factor), que sabe reconocer a los tres
codones de terminación.
En síntesis la terminación de la cadena polipeptídica
está señalada por el ARNm mediante un codón que no especifica la incorporación
de ningún aminoácido . Ese codón de terminación puede ser UUA, UGA o UAG, y
sobre él no se une ningún ARNt. En cambio, es reconocido por dos proteínas
llamadas factores de liberación (eRF). Cuando esto sucede, la proteína
terminada se libera del último ARNt, que también se separa del ARNm. Por último
también se disocian las subunidades ribosómicas. Todos estos elementos pueden ser reutilizados
en una nueva síntesis.
7.4.1 Modificación de
proteínas postraducción
La cadena polipeptídica resultante del proceso biosintético en los ribosomas da lugar a su correspondiente proteína nativa, tras una serie de modificaciones ( modificaciones postraduccionales) que incluyen la eliminacion de residuos terminales o internos, modificaciones quimicas de las cadenas laterales de determinados aminoacidos y el plegamiento de la cadena para formar las estructuras secundaria y terciaria apropiadas. A veces, las modificaciones son contraduccionales, se producen a medida que la cadena se va sintetizando. En cualquier caso, estas modificaciones estan relacionadas con la actividad y funcionalidad de la proteina.
Cada una de las modificaciones desempeña un papel concreto en el funcionamiento de una proteína: así, la proteólisis parcial y la formación de puentes disulfuro son procesos importantísimos para la adquisición de la estructura tridimensional activa, la fosforilación-desfosforilación afecta considerablemente a la actividad de un buen número de enzimas, mientras que la glicosilación hace cambiar las propiedades de otras muchas.
Determinadas proteínas periféricas de membrana interaccionan con la bicapa lipídica por medio de enlaces iónicos entre residuos aminoacídicos cargados y la cabeza polar de los fosfolípidos. En otros casos, las proteínas se unen de forma covalente al fosfolípido de la membrana, por medio de su aminoácido C-terminal, o bien se anclan a la membrana por medio de cadenas de ácido graso (palmítico, mirístico) o mediante grupos isoprenoides (geranilo, farnesilo) unidos a una cisteína C-terminal (prenilación).
CONCLUSIONES:
En esta unidad vimos que la sintesis de proteinas tiene lugar en los ribosomas, donde participan varios tipos de RNA, en especial e RNAm y RNAt, proteinas y enzimas. El proceso de síntesis proteica es similar en los organismos procarióticos y eucarióticos, pudiendo dividirse en tres etapas fundamentales: iniciación, elongación y terminación. La cadena polipeptídica sintetizada en el ribosoma sufre una serie de modificaciones cotraduccionales y postraduccionales, que son de importancia fundamental para el funcionamiento de la proteína, y es asi como este proceso se lleva a cabo.
En determinadas condiciones fragmentos de ADN
exógeno o ADN transformante (tamaño superior a 3 x 105 dalton y longitud
comprendida entre 5 x 106 y 15 x 106, que equivale a 200.000 pares de bases)
con estructura helicoidal intacta pueden unirse a células bacterianas
competentes y entrar en su interior. La entrada de estos segmentos necesita de
la presencia de iones de k+, Mg++ y Ca++. El ADN entra en el espacio
periplasmático, entre la pared celular y la membrana plasmática, allí una
endonucleasas corta las dobles hélices en fragmentos de menor tamaño,
posteriormente se degrada una de las dos hélices, de manera que lo que entra en
el citiplasma es ADN de una hélice (monocatenario). Estos fragmentos de ADN
monocatenario o ADN transformante pueden sustituir a fragmentos de ADN homólogo
del cromosoma principal bacteriano mediante un mecanismo especial de
recombinación. La recombinación genética tiene lugar entre el ADN transformante
y el ADN de la bacteria receptora y se detecta por la aparición de bacterias
descendientes transformadas para algún carácter. 
