Replicación, trasducción y traducción del ADN Flashcards
Diferencias de los procesos fundamentales entre bacterias y humanos que se dirigen a los quimioterapeuticos antibacterianos
1) topoisomerasas, que regulan el superenrollamiento de ADN y median Ia segregacion de cadenas de ADN replicadas
2) polimerasas de ARN, que transcriben el ADN en ARN
3) ribosomas, que traduce en el ARN mensajero (mARN) en proteinas.
Transmision de informacion genetica de una celula a dos celulas hijas [procedimiento]
- El ADN originals depe copiarse y replicarse por completo
- Da origen a doscopias que deben separarse (1 copia para cada celula hija)
- Estas porciones especificas del ADN son transcritas por mecanismos de sintesis proteinica a fin de producir proteinas.
Estructura del ADN
Compuesto por dos cadenas de desoxirribonucleotidos polimerizados que giran uno alrededor del otro en una estructura de “doble helice”
Los grupos 3’-hidroxilo de cada anillo de desoxirribosa de nucleotido se unen par un grupo fosfato al grupo 5’-hidroxilo en el siguiente nucleotido, con lo que se forma un enlace fosfodiester a cada lado de Ia doble helice (“los pastes de Ia escalera”)
Las purinas adenina (A) y guanina (G) y las pirimidinas timina (T) y citosina (C), que se encuentran unidas por enlaces covalentes al anillo de desoxirribosa se asocian entre si (A con T, G con C) a traves de puentes de hidrogeno (“peldaños de la escalera”)
Semejanza y diferencia entre celulas bacterianas y c. eucariotas
S: Estructura de ADN
D: cromosomas bacterianos sueles ser ADN circular, los cromosomas eucariotas son moleculas lineales
Enzimas con mayor exito en la replicacion fiel y segregacion de ADN bacteriano
Topoisomerasas
Que sucede DURANTE la replicacion del ADN
- En las celulas eucariotas y bactetianas se sintetizan cadenas complementarias de ADN en forma bidireccional, y forman horquillas de replicacion.
Como se forman las horquillas de replicacion
Las 2 cadenas de ADN deben destorcerse y separarse
Forman superenrrollamientos en los cuales los polfmeros de la helice Ia tuercen en forma excesiva confmme rotan en la misma direcci6n que los giros de la helice
Que ocasionan los superenrrollamientos
Incrementan la tensión en las cadenas de ADN con lo que interfieren con el desenrollamiento adicional.
Que pasa en la ausencia de aliviar la tension de un superenrrollamiento
La totalidad del cromosoma tiene que rotar; este proceso podria ser complejo y consumir energia y podria ocasionar que Ia totalidad de la molecula se enrollara.
Que sucede al completarse la replicacion de ADN
se rodean dos copias del ADN de la progenie uno alrededor del otro.
En la bacteria, como los cromosomas son circulares, las copias entrelazadas de Ia progenie forman anillos entrelazados (catenanos). Estos anillos entrelazados deben separarse antes de que puedan segregarse para dar origen a las celulas hijas.
Funcion de las topoisomerasas
- elirninacion del superenrollamiento excesivo de ADN durante la replicacion de ADN
- Ia separacion de las cadenas entrelazadas de ADN de la progenie.
Como catalizan sus funciones las topoisomerasas
Las topoisomerasas catalizan estas actividades al romper, rotar y reparar nuevamente las cadenas de ADN.
Tipos de isomerasas
Tipo I: forman y sellan nuevamente las roturas de una cadena de ADN para disminuir el superenrollamiento positivo
Tipo II: forman y sellan nuevamente las roturas de la doble cadena del ADN
Semejanza y diferencia de los tipos de isomerasa
S: eliminan el superenrrollamiento excesivo del ADN durante la replicacion del mismo y ambos estan presentes en las bacterias
D: solo las Tipo II pueden resolver las capias entrelazadas del ADN de doble tira para permtir la segregacion del ADN de las celulas hijas. Son mas complejas y mas versatiles.
Objetivo molecular de los quimioterapeuticos mas comun
Topoisomerasas tipo II
Mecanismo de accion de las topoisomerasas
Ocurre en 2 pasos:
1) la enzima une un segmento de ADN y forma enlaces covalentes con fosfatos de cada Cadena con lo que se crean zonas de corte en ambas cadenas
2) la enzima causa una segunda rectificacion de ADN a partir de la misma molecula para pasar a traves de una rotura aliviando el superenrollamiento
Este paso de ADN de doble cadena a una doble cadena rota permite la separacion de las capias entrelazadas de ADN, seguida de replicacion y, mas tarde, la segregacion del ADN en celulas hijas.
1º y 2º topoisomerasa identificada
1º: ADN girasa (tipo II), poco cornun y que puede introducir superenrollarniento negativo antes de Ia separacion de cadenas de ADN y, por tanto, se neutraliza el superenrollarniento positivo que da origen al desenrollarniento del ADN. fun- damental para la segregaci6n en algunas bacterias
2º: Topoisomerasa IV: enzima escencial en algunas bacterias
Como inicia la expresion genica
con la trasncripcion
Que involucra la transcripcion
la sinteis de transcritos de ARN de una cadena a partir de una plantilla de ADN
Enzima que cataliza la transcripcion
ARN polimerasa
Etapas de la transcripcion
- Inicio: la holoenzima
polimerasa de ARN se une a cadenas de un segmento corto de ADN de doble helice y la separa despues de que su subunidad (r) reconoce el extremo 5’. Una vez que la doble helice se ha desenrollado para formar una plantilla de cadena unica, la polimerasa de ARN inicia Ia sintesis de ARN en el sitio de inicio en el ADN. El inicio implica cambios estructurales en la enzima, de forma que se abre y se cierra alrededor del ADN y se establece contacto apropiado con el ADN desenrollado y con el ARN naciente. - Elongación: la polimerasa de ARN sintetiza una cadena de ARN complementaria al unir trifosfatos de ribonucleosido por medio de enlaces fosfodiester. En el proceso, la subunidad (r) se disocia de la holoenzima. La sintesis de ARN procede en Ia direccion 5’ > 3’ con la cadena de ARN naciente surgiendo a traves de un conducto de salida de Ia enzima hasta que se alcanza la terrninacion de la secuencia.
- Término
Diferencias de la enzima polimerasa de ARN entre bacterias y humanos
En las bacterias, una polimerasa de ARN sintetiza todo el ARN de Ia celula.
En las celulas eucariotas expresan tres polimerasas nucleares diferentes de ARN y cada enzima se considera mas compleja en la estructura de su subunidad que su contraparte bacteriana.
Diferencias entre las bacterias y organismos en el proceso general de traduccion
La composicion de moleculas de rARN difiere entre los ribosomas bacterianos y humanos. Asi, los ribosomas bacterianos tambien pueden servir como objetivos farmacologicos selectivos para los antibioticos.
Que son los rARN
Los rARN mas que los componentes proteinicos de los ribosomas son los que explican principalmente las actividades fundamentales del ribosoma, ya sea la decodificacion de mARN, Ia union de los aminoacidos y La translocacion de los mecanismos de traduccion.
Sitios que se unen a! tARN durante la traduccion en el ribosoma 70s
Sitio A o aminoacilo (sitio receptor): se une con las moleculas de tARN implantes que portan varios aminoacidos
Sitio P o “peptidilo”, que contiene la cadena creciente de peptidos
Sitio Eo “de salida”, que se une al tARN que se ha utilizado durante Ia traduccion antes de ser expulsado del ribosoma
Etapas de la traduccion (inicio)
- Inicio: los componentes del sistema de traduccion se ensamblan inducidos por proteinas conocidas como factores de inicio. En primer Iugar, el mARN se une con la subunidad 30S del ribosoma bacteriano y con una molecula especifica de tARN unida a la metionina formilada (fMet), el primer aminoacido codificado por cada ARN bacteriano. La molecula de tARN-metionina formilada (fMet- tARNr) se une a su codon de inicio (AUG, adenina-uracilo-gua- nina) en el mARN. A continuacion, Ia subunidad 50S se une con Ia subunidad 30S para formar el ribosoma completo 70S. Ahora, fMet-tARNr ocupa el sitio P del ribosoma 70S.
Etapa de la traduccion (Elongacion)
Es inducida por los factores de elongacion, involucran la adicion de aminoacidos al extremo carboxilo de Ia cadena polipeptfdica en crecimiento, conforme el ribosoma sedesplaza del extremo 5’ hacia el extremo 3’ del mARN que se esta traduciendo. La molecula de tARN porta aminoacidos es- pecfficos (aminoacil tARN) entra a! sitio ribosomico A y sus tres pares de bases del anticodon complementan los codones en el mARN. La utilizacion de tARN correcto requiere no solo el reconocimiento de anticodon-codon entre el tARN y mARN, respectivamente, sino tambien las funciones de decodificaci6n proporcionadas en gran medida por el 16S rARN en el centro de decodificaci6n de Ia subunidad ribosomica 30S. La union a! tARN C01Tecto a su codon en el sitio A ocasiona varios cambios estructurales: en el 16S rARN en el centro de decodificacion, en una region de 23S rARN de Ia subunidad 50S que protruye hacia el centro de decodificacion, en el sitio A del tARN y en los factores de elongacion de protefnas. Estos movirnientos cul- minan en Ia posicion de tARN-aminoacido unido en el sitio A que tiene relacion estrecha con fMet (en el sitio P del tARN) en una region de Ia subunidad 50S conocida como centro peptidil transferasa. Este centro, que se forma principalmente por 23S rARN, cataliza Ia formacion de enlaces peptfdicos entre fMet y el siguiente arninoacido. Una vez que el enlace peptfdico se forma uniendo fMet con el siguiente aminoacido, que a su vez, se une con tARN en el sitio A, se dice que el tARN en el sitio A ha “aceptado” Ia molecula de fMet.
Despues de que se han formado los enlaces peptfdicos, los ribosomas sufren cambios estructurales, lo que incluye rotacion de Ia subunidad 30S con respecto a Ia subunidad 50S en un mo- virniento de rotacion de Ia “cabeza” de Ia subunidad 30S, de forma que ambas subunidades avanzan tres nucleotidos hacia el extremo 3’ del mARN. En este proceso de multiples pasos, el tARNf que originalmente se unio al fMet es expulsado del sitio P y queda disponible el sitio A. Este proceso se conoce como translocaci6n. Conforme ocurren estos eventos de trans- locacion, el polipeptido naciente empieza desplazarse a traves del tunel de salida del1ibosoma. De esta forma, Ia elongacion de Ia cadena polipeptfdica es consecuencia de multiples ciclos de union de aminoacil tARN a! sitio A, formacion de enlaces peptfdicos y translocacion.
Etapa de la traduccion (Termino)
Las protefnas conocidas como factores de liberaci6n reconocen el codon de terminacion en el sitio A y activan Ia descarga de Ia protefna recien sintetizada y Ia disocia- cion del complejo ribosoma-mARN, separandose Ia unidad 70S ribosornica en las subunidades 50S y 30S.
Tres puntos generales sobre Ia traduccion bacteriana.
1) Las dos subunidades ribos6micas muestran funciones de segregaci6n: Ia subunidad 30S es cau- sante en gran medida de Ia decodificacion fie! del mensaje en el mARN, rnientras que Ia subunidad 50S cataliza Ia formacion de enlaces peptfdicos. La translocacion involucra ambas subunidades.
2) Estas funciones son realizadas principal- mente por componentes del ARN del ribosoma.
3) Lo inhibidores de la sintesis de proteinas afectan el proceso de traduccion en diferentes pasos y en gran medida han ayudado a analizar estas etapas
Categorias generales de farmacos que actuan sobre la replicacion, transcripcion y traduccion del ADN bacteriano
I) farmacos que actuan sobre las topoisomerasas tipo II
2) farmacos que actuan sobre Ia polimerasa de ARN y
3) farmacos que actuan sobre los ribosomas
Quinolonas mecanismo de accion
son antibioticos de amplio espectro que inhiben las topoisomerasas tipo II ademas de convertir estas enzimas en agentes que causan lesion del ADN.
El mecanismo de accion de las quinolonas incluye la alteracion de la funcion de las topoisomerasas bacterianas tipo II. De forma ordinaria, las topoisomerasas tipo II se unen a ambas cadenas de la molecula de ADN y ocasionan su rotura, permitiendo que otra rectificacion de la misma molecula pasa traves de la rotura del ADN de doble cadena. Las quinolonas inhiben estas enzimas antes de que el segundo segmento de ADN pase traves de el, con lo que se estabiliza la forma del complejo en la cual se rompe el polfmero de ADN.
En bajas concentraciones, las quinolonas inhiben la topoisomerasa tipo II en forma reversible y su acci6n es bacteriostatica.
En altas concentraciones (que se alcanzan facilmente en los pacientes) las quinolonas convierten las topoisomerasas en agentes que lesionan el ADN al estimular la disociacion de las unidades enzimaticas que lo rompen. El ADN con sus roturas de doble cadena no pueden replicarse (a menos que se reparen las roturas), y la transcripcion no puede nevarse a cabo a traves de tales roturas. La doble cadena se rompe por sf misma o es la respuesta bacteriana a las roturas de la doble cadena que finalmente ocasionan la muerte celular.
En dosis terapeuticas, las quinolonas son bactericidas.
Para que se usa la neomicina?
tratamiento de la colitis ocasionada por Clostridium difficile
Para qeu se usa la rifampicina?
base en el tratamiento de la tuberculosis.
grupos de farmacos se unen a los ribosomas bacterianos para inhibir la sfntesis de proteinas?
los aminoglucosidos, espectinomicina, tetraciclinas y glicilciclinas se unen a la subunidad ribosomica 30S
los macrolidos, cetolidos, cloranfenicol, lincosamidas, estreptograminas, oxazolidinonas y pleuromutilinas actuan sobre la subunidad ribosomicas 50S
En donde actuan los inhibidores de la sintesis de proteinas?
por lo general actuan sobre bacterias grampositivas y gramnegativas y por tanto son de amplio uso clinico
Como se han identificado los objetivos moleculares de los antibioticos
1) aislar bacterias que son resistentes a antibioticos particulares (p. ej., rifampicina);
2) al mostrar que las moleculas sobre las cuales ejerceran sus efectos (p. ej., polimerasa de ARN) muestran resistencia bioquimica al antibiotico
3) demostrar que la mutacion de farmacorresistencia yace en el gen que codifica el objetivo farmacologico (p. ej., el gen que codifica la subunidad B de la polimerasa de ARN)
1º quinolona en uso clinico
acido nalidixico
Que diferencia las fluoroquinolonas de las quinolonas
tienen un atomo de fluoruro en la posicion 6, que incrementa la potencia y el espectro de las bacterias destruidas por estos farmacos en comparacion con el acido nalidixico.
