TEMA 9 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA Flashcards
1
Q
Dogma de la biología central:
A
A partir de una molécula de ADN, mediante el proceso de transcripción, sacaremos una molécula de ARN. Y del ARN, mediante la traducción, obtendremos una proteína. Si hay mutaciones en el ADN o algún error, lo observaremos en la proteína (no funcional o que dé lugar a una patología).
Hay algunos organismos que son capaces de volver de ARN a ADN → retrotranscripción (ej. virus del sida).
El ADN puede hacer copias de sí mismo → replicación.
2
Q
Replicación del ADN
A
Proceso mediante el cual el ADN es capaz de hacer copias de sí mismo.
Existen 3 modelos de replicación del ADN:
VOY
1. Modelo conservativo:
2. Modelo semiconservativo (el que ocurre fisiológicamente en las células eucariotas):
3. Modelo dispersivo:
3
Q
Replicación del ADN
1. Modelo conservativo:
A
a partir de la molécula madre, obtendremos dos hijas, una llevará las dos hebras de la madre y la otra llevará dos hebras hijas nuevas.
4
Q
Replicación del ADN
2. Modelo semiconservativo (el que ocurre fisiológicamente en las células eucariotas):
A
a partir de la molécula madre tendremos dos hijas, cada una de las moléculas hijas tendrá una hebra de la madre y otra hebra nueva.
5
Q
Replicación del ADN
3. Modelo dispersivo:
A
a partir de una molécula madre obtendremos dos hijas, ambas tienen trozos mezclados de la madre y de la nueva.
6
Q
Replicación del ADN
Características generales
A
- Es semiconservativo.
- El ADN se sintetiza de manera simultánea, secuencial y bidireccional (las 2 hebras a la vez).
- El inicio de la replicación puede ser:
- Multifocal:
- Monofocal:
Normalmente en procariotas → monofocal; eucariotas → multifocal. - SIEMPRE: las cadenas se van a sintetizar en dirección 5’ → 3’ (la cadena que se lee va en 3’> 5’; ambas son antiparalelas).
7
Q
- El inicio de la replicación puede ser:
Multifocal:
A
en una sola molécula de ADN vamos a encontrar varios inicios de replicación.
8
Q
- El inicio de la replicación puede ser:
Monofocal:
A
sólo tendremos 1 inicio de replicación.
9
Q
Una de las cadenas es sintetizada de manera continua, se conoce como ?
A
cadena o hebra conductora, es aquella que va en la misma dirección que la horquilla de replicación .
10
Q
transcurre sentido contrario a la horquilla de replicación como se llama la cadena ?
A
la otra cadena se conocerá como cadena o hebra discontinua o rezagada
11
Q
Requerimientos para la síntesis del ADN:
A
- Necesitamos, primero de todo, el ADN (hebra molde).
- Pequeña cadena de ARN que va a actuar como cebador.
- Cofactores como el ion metálico divalente, magnesio (Mg2+).
- Como sustrato: desoxi-nucleósidos
trifosfato (dATP, dGTP, dCTP, dTTP). - Enzima que lleva a cabo la síntesis de la cadena → polimerasa.
El conjunto de enzimas y proteínas implicadas en la replicación se llama replisoma.
12
Q
El conjunto de enzimas y proteínas implicados en la replicación se denomina ?
A
sistema ADN replicasa o replisoma.
13
Q
El acceso a las cadenas de ADN que han de actuar de molde, necesita?
A
la separación de las dos cadenas parentales. Esto se consigue mediante enzimas denominados helicasas, que se mueven a lo largo del ADN y separan las cadenas consumiendo ATP
14
Q
La separación crea ?
A
una tensión topológica en la estructura helicoidal, que se elimina por la acción de topoisomerasas.
Las cadenas separadas son estabilizadas por proteínas de unión a ADN.
15
Q
Para que la DNA polimerasa funcione deben ?
A
estar unidos al ADN segmentos cortos de ARN
denominados cebadores.
16
Q
DNA polimerasa son sintetizados por ?
A
unas enzimas llamadas primasas.
17
Q
Otras enzimas implicadas en la replicación
A
- Helicasas
- Topoisomerasas
- Proteínas fijadoras de ADN
- Primasas
- ADN ligasas
18
Q
Otras enzimas implicadas en la replicación
1. Helicasas
A
enzimas que separan las dos cadenas de la molécula de ADN parental. Desplazándose a lo largo de la molécula de ADN eliminan los enlaces entre las cadenas consumiendo en el proceso ATP.
19
Q
Otras enzimas implicadas en la replicación
2. Topoisomerasas
A
enzimas que desenrollan el ADN y lo relajan. Existen cuatro topoisomerasas (| a IV).
20
Q
Otras enzimas implicadas en la replicación
3. Proteínas fijadoras de ADN:
A
proteínas que estabilizan las cadenas separadas uniéndose a ellas.
21
Q
Otras enzimas implicadas en la replicación
4. Primasas:
A
enzimas que sintetizan el cebador, éste suele ser un corto fragmento de ARN, necesario para que pueda comenzar la ADN polimerasa Ill, y que posteriormente será eliminado y sustituido por un fragmento de ADN por la ADN polimerasa I.
22
Q
Otras enzimas implicadas en la replicación
5. ADN ligasas:
A
enzimas que se encargan de unir trozos formados de cadenas, realizando un enlace fosfodiéster entre los nucleótidos pertenecientes a dos segmentos de una cadena.
23
Q
ADN polimerasas:
A
enzima encargada de añadir los nucleótidos a la nueva cadena.
24
Q
ADN polimerasas
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
A
Pl:
PII:
PIll:
* ADN polimerasas IV y V
25
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
Pl:
no es la principal de la replicación, pero tiene muchas funciones de limpieza durante la replicación, la recombinación y la reparación. Fragmento de Klenow. Procesividad lenta.
26
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
PII:
implicada en la reparación del ADN.
27
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
PIII:
es el principal enzima encargado de la replicación. Tiene alta procesividad. Deben unirse cuatro subunidades B para completar el holoenzima de la polimerasa III. Forman una estructura que rodea al DNA y que actúa como abrazadera.
28
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
* ADN polimerasas IV y V
se encargan de reparar el ADN.
29
Replicación en procariotas
E. coli:
1. Inicio:
2. Elongación
3. Terminación
30
Replicación en procariotas
E. coli:
1. Inicio:
las procariotas tienen un solo inicio de replicación, este se llama oriC (245 pares de bases, muy conservados en bacterias gram negativas). Participan al menos nueve enzimas o proteínas diferentes.
* El complemento clave es la proteína Dna A.....
* La SSB estabiliza las hebras de ADN e impide que vuelvan a hibridar.
* La Dna girasa disminuye la tensión topológica generada por la Dna B.
La metilación del oriC impide que la ADN A se una de nuevo.
Metilasa Dam → GATC
31
1. Inicio:
* El complemento clave es la proteína Dna A,
se une a la secuencia de cuatro repeticiones de 9 pb, con consumo de ATP. También están implicadas la proteína Dna B que en forma de hexámero actúa como una helicasa, desenrollando el ADN de forma bidireccional y generando dos horquillas de replicación.
32
Resumen etapas 1. inicio :
Primero actúan las topoisomerasas relajando el ADN. Luego las helicasas que abren las dos hebras. Después las proteínas SSB (encargadas de estabilizar las hebras de ADN por separado e impedir que se vuelvan a juntar). Cuando tenemos las 2 hebras separadas se genera lo que se conoce como burbuja de replicación.
33
2. Elongación:
Consiste en dos operaciones diferentes:
- Síntesis de la cadena continua o conductora.
- Síntesis de la cadena rezagada.
34
2. Elongación:
La síntesis de la cadena conductora comienza con ?
la síntesis de un cebador de RNA corto (10-60 pb) por la primasa (Proteína Dna G). A continuación la DNA polimerasa III va añadiendo nucleótidos tras el cebador.
35
2. Elongación:
La síntesis de la hebra rezagada se realiza ?
en fragmentos cortos llamados de Okazaki. La primasa sintetiza el cebador de RNA y la DNA polimerasa III va añadiendo nucleótidos.
36
2. Elongación:
La complejidad reside en la coordinación de ?
la síntesis de las dos cadenas, ya que ambas cadena son sintetizadas por un único dímero de DNA polimerasa III. La hebra rezagada forma una especie de lazo para aproximar los dos puntos de polimerización.
37
2. Elongación:
Una vez finalizada la síntesis de fragmentos de Okazaki la DNA polimerasa I ?
cambia los cebadores de RNA por DNA y la DNA ligasa une los nucleótidos catalizando la formación de un enlace fosfodiester entre el 3’ hidroxilo y el 5’ fosfato.
38
Resumen etapas 2. Elongación
- Una de las cadenas se sintetizará de manera continua (hebra conductora). La otra se sintetizará de manera discontinua (hebra rezagada).
- Necesitamos formar un cebador (pequeña cadena de ARN) para sintetizar cada una de las cadenas (uno para cada una).
- Este cebador lo va a fabricar la primasa. Una vez está construido, va a venir la ADN polimerasas Ill y se va a formar la cadena añadiendo nucleótidos sintetizando la nueva hebra.
- Una vez tenemos los fragmentos de Okazaki terminados, la ADN polimerasa I. cambia los cebadores de ARN por ADN y la enzima ligasa sellará los fragmentos
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3. Terminación
Finalmente , las horquillas de replicación del cromosoma circular se encuentran en una región terminal que contiene múltiples copias de una secuencia de 20 pb denominadas Ter
40
3. Terminación
A las secuencias Ter se unen unas proteínas llamadas ?
Tus.
El complejo DNA-proteína Ter-Tus, detiene la horquilla de replicaión.
41
3. Terminación
El resultado final son dos cromosomas ?
circulares ligados (encadenados). La separación de los dos cromosomas requiere de la intervención de la topoisomerasa IV.
42
Replicación Eucariotas:
Es muy similar a la replicación en procariotas, de hecho los complejos proteicos que intervienen en eucariotas están muy conservados funcionalmente y estructuralmente.
* Orígenes de replicación múltiples (ARS) y de forma bidireccional.
* DNA polimerasas son distintas :
- DNA polimerasa α:
- DNA polimerasa δ:
- DNA polimerasa ε:
43
Replicación Eucariotas:
DNA polimerasa α:
Tiene actividad primasa,
No tiene actividad exonucleasa 3’ ---> 5’
Probablemente actúe sintetizando cebadores de RNA.
44
Replicación Eucariotas:
DNA polimerasa δ:
Está asociada a una proteína denominada antígeno de proliferación celular (PCNA), tiene una estructura similar al la subunidad β de la DNA polimerasa III. Si tiene actividad exonucleasa 3’ ---> 5’. Implicada en la síntesis de la hebra conductora o rezagada.
45
Replicación Eucariotas:
DNA polimerasa ε:
puede reemplazar a la DNA polimerasa δ en algunas situaciones, tales como la reparación de DNA. Actúa en la horquilla de reparación de forma análoga a la DNA polimerasa I bacteriana, eliminando los cebadores de los fragmentos de Okazaki de la hebra rezagada.
46
Replicación Eucariotas:
También actúan otro dos complejos proteicos.
- La proteína de replicación A (RPA) que posee una función equivalente a SSB.
- El factor C de replicación (RFC), es un cargador de abrazadera para PCNA que facilita la formación de complejos de replicación activos. Tiene una notable similitud con el complejo γ bacteriano
47
La terminación de la replicación de cromosomas eucariotas lineales requiere ?
de la síntesis de unas estructuras especiales denominadas telómeros.
48
Metabolismo del RNA
TRANSCRIPCIÓN
Síntesis de una molécula de ARN partir de ADN. Utilizaremos una enzima → ARN polimerasa que crea una cadena de ARN que va en dirección 5' → 3'.
- Necesitamos un molde → secuencia de
ADN
- Ribonucleósidos 3 fosfato (ATP, СТР,
GTP, UTP)
- Cofactores metabólicos → Mg'+y Mn2+
- NO necesitamos cebador para la ARN
polimerasa (reconoce ella misma la secuencia de ADN y empieza añadir ribonucleótidos).
49
Transcripción en procariotas
La ARN polimerasa procariota es
un holoenzima de distintas subunidades: 2 copias de la subunidad a y una de la B,B', w, o (70 kDa) y NusA, lo que hace que la holoenzima presente una masa molecular de ~450 kDa y un tamaño de ~16 nm de longitud.
50
El conjunto de a2ßß' se le llama polimerasa central (core polymerase) porque?
tiene actividad RNA-polimerasa sobre cualquier tipo de ADN, inespecíficamente.
51
La subunidad o desempeña un papel crucial en ?
el direccionamiento de la ARN-polimerasa a los sitios adecuados del ADN (promotores) y la selección de la hebra adecuada para transcribir.
52
La subunidad NusA se une a la polimerasa central en el mismo sitio que ?
sigma, pero durante la terminación, por lo que le permite reconocer los terminadores.
53
1. Alfa (a):
es requerida para ensamblar la enzima en sí, interactuando con los factores de regulación.
54
2. Beta (ß):
es importante porque forma parte de todos los pasos de la catálisis.
55
3. Beta' (ß'):
se une al ADN y también participa en la catálisis.
56
4. Omega (Q):
es requerida para reunir los trozos de la enzima que habíamos separado.
57
5. Sigma° (o70):
reconoce al promotor.
58
Las RNA-polimerasas de distintos procariotas son muy similares ?
en cuanto al tamaño y la composición de las subunidades. Sin embargo, en los virus la situación es muy diferente puesto que, a menudo, un solo polipéptido es suficiente para hacer de RNA-polimerasa.
59
Las RNA-polimerasas de distintos procariotas uno de los más conocidos ?
es el caso de la RNA-polimerasa del fago 17, cuya masa molecular es de 98 kDa. Reconoce promotores absolutamente diferentes a los de bacterias. Se emplea mucho para sistemas de expresión controlada en ingeniería biomolecular.
60
La secuencia reconocida por la RNA-polimerasa en el DNA para comenzar la transcripción se denomina ?
promotor
61
Presentan una secuencia común rica en A y T en la posición -10 (caja TATA o Pribnow):
la presencia de pares AT en esta caja permite la separación fácil de las dos cadenas de DNA. Esta es la secuencia que reconoce específicamente la subunidad sigma.
62
A -35 se encuentra otra secuencia conservada cuyo consenso ?
es TTGACA.
Un tercer elemento de reconocimiento rico en AT, denominado elemento UP (upstream promoter), se encuentra entre las posiciones -40 y -60.
63
Terminación de la síntesis del RNA.
Existen dos clases e terminación en procariotas:
- dependiente de rho
- Independiente de rho
64
La clase independiente de rho:
El transcrito de RNA contiene secuencias autcomplementarias, que permite una formación horquilla. Además tiene una serie muy conservada de tres residuos A en la hebra molde. Cuando la polimerasa llega a un lugar de terminación con esta estructura se detiene
65
Los terminadores dependientes de rho:
carecen de la secuencia de residuos A en la hebra molde. La proteína rho se une al RNA en lugares específicas y migra en dirección 5’ 3’, hasta encontrar el complejo de transcripción, facilitando la la liberación del transcrito
66
Transcripción en eucariotas
ARN polimerasas eucariotas:
1. RNA polimerasa I
2. RNA polimerasa II:
3. RNA polimerasa III.
4. RNA-polimerasa mitocondrial.
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Transcripción en eucariotas
ARN polimerasas eucariotas:
1. RNA polimerasa I
Responsable de la síntesis del RNA pre-ribosómico que contiene el RNA 18S, 5.8S y 28S
68
Transcripción en eucariotas
ARN polimerasas eucariotas:
2. RNA polimerasa II:
Principal función es la síntesis de mRNA y de algunos RNA especializados. La mayoría de promotores reconocidos por esta polimerasa poseen caja TATA y secuencias de iniciación cerca del sitio de transcripción del RNA.
69
Transcripción en eucariotas
ARN polimerasas eucariotas:
3. RNA polimerasa III.
Produce tRNA, el rRNA 5S y algunos RNA especializados de pequeño tamaño.
70
Para el funcionamiento de la RNA polimerasa II de la unión de la proteína de unión a TATA (TBP):
El factor de transcripción TFIIB se une a su vez a TBP y también al DNA a ambos lados de TBP. TFIIA estabiliza el complejo TFIIB-TBP. A continuación se une el complejo TFIIF – RNA pol II, al complejo TFIIB-TBP. Con la unión de TFIIE y TFIIH se completa el complejo cerrado.
71
TFIIH tiene dos funciones:
por su capacidad helicasa abre la cadena de DNA y por la actividad quinasa de una de sus subunidades fosforila la polimerasa II en su dominio carboxi terminal, para que esta inicie la síntesis de RNA.
72
El TFIIF permanece asociado a la polimerasa durante toda la elongación. Durante esta etapa la actividad ?
de la polimerasa está muy potenciada gracias a la acción de los denominados factores de elongación.
73
Una vez completado el transcrito de RNA, la polimerasa se ?
defosforila y se recicla para iniciar otro transcrito.
74
La regulación de la transcripción implica ?
la interacción numerosas proteínas con el complejo de preinicio. Algunas de estas proteínas interaccionan con los factores de transcripción, otras con la propia polimerasa.
75
Resumen Transcripción en eucariotas
La transcripción en eucariotas es mucho más complicada porque necesitamos, para que se pueda iniciar, un conjunto de proteínas llamadas FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN. Los factores de transcripción se van uniendo uno al otro hasta que se une la polimerasa y ya se forma el
complejo de iniciación.
Partimos del promotor al que se une la proteína TBP, a esta se le une la proteína TFIIB, a este se le une la TFIIF, que llevará unida la ARN polimerasa II. A esto se le une la TFlIE y por último la TFIIH. Una vez esté formado el complejo se puede iniciar la transcripción del ARN.
76
Maduración del ARN
EL ARN mensajero sufre tres modificaciones principales para convertirse en un ARN maduro:
1. Adición del casquete (CAP) en el extremo 5':
2. Splicing
3. Poliadenilación del extremo 3' de los mARN
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1. Adición del casquete (CAP) en el extremo 5':
5': en el extremo 5' de la molécula, para protegerlo de las ribonucleasas (enzimas encargadas de degradar el ARN), se le añade una base nitrogenada modificada → 7-metil-guanosina (protección extra, ya que el ARN es muy inestable). Este casquete se forma por condensación de una molécula de GTP con el trifosfato del extremo 5' del transcrito. La guanina es metilada posteriormente en N7 y a veces se añaden grupos metilo adicionales en los 2'hidroxilo de los nucleótidos adyacentes.
78
2. Splicing: eliminación de los intrones y empalme del resto de partes.
- Tipo I
- Tipo II
- Tipo III
- Tipo IV
- También tenemos los splicing alternativo, cortan por diversos sitios y empalman distintos intrones, con lo que consigo varios tipos de proteínas).
79
2. Splicing:
Tipo I:
se da en todos los tipos de ARN (ribosómico, mensajero y transferente). Por transesterificación; un grupo 2' o 3'-OH actúa como nucleófilo, sobre un fósforo formándose un nuevo enlace fosfodiéster a costa del que se rompe. Requiere un nucleósido de guanina que actúe de nucleófilo.
80
2. Splicing:
Tipo Il:
se encuentra en el ARNm, mitocondrial o de cloroplastos. Se lleva a cabo mediante un mecanismo de transesterificación. En el intrón vamos a encontrar una adenina, esta va a atacar a través del OH de su ribosa (azúcar) al inicio de este intrón en el extremo 5'. A su vez, el OH del extremo 5' del exón ataca al extremo 3' del intrón
y el intrón se corta.
81
2. Splicing:
Tipo III:
se encuentra en transcritos de ARN mensajero.
Se denomina intrones de espliceosoma, porque su eliminación se lleva a cabo gracias a un gran complejo denominado espliceosoma. Contiene proteínas y RNA especializados (pequeños RNA nucleares).
Solo se han encontrado en eucariotas.
Tiene en los extremos 5' y 3' los dinucleótidos GU y AG respectivamente. Marcan el sitio de corte y empalme.
82
2. Splicing:
Tipo IV:
en algunos tipos de ARN de transferencia y requieren ATP y una
endonucleasa, a diferencia de los tipos | y Il.
83
3. Poliadenilación del extremo 3' de los mARN:
La mayoría de los mRNA poseen en el extremo 3' una cola poli(A) de entre 80 y 250 pb. Sirve de sitio de unión de proteínas. La poli-adenilación se da mediante un complejo enzimático que tiene una endonucleasa y una poliadenilato polimerasa.
84
Procesamiento diferencial:
Varias proteínas a partir de un mismo gen.
85
Modificaciones de rARN y tARN
Todos los rRNA provienen de un pre-rRNA de tamaño mayor.
- Modificación del ARN ribosómico:
- Modificación del ARN de transferencia:
86
Modificación del ARN ribosómico:
se transcribe como una única molécula grande. Esta sufrirá una serie de cortes para obtener distintas subunidades, necesarias para la síntesis del ribosoma.
87
Modificación del ARN de transferencia:
en algunos ARNt hay intrones que podemos cortar y también se les pueden añadir bases nitrogenadas modificadas.
Los tRNA provienen también de pre-tRNA. En eucariotas pueden contener intrones que deben ser eliminados.
Los tRNA pueden sufrir modificaciones postranscripcionales:
88
Modificación del ARN de transferencia:
Los tRNA pueden sufrir modificaciones postranscripcionales:
* Adición de CCA en 3' gracias a una tRNA metiltransferasa.
* Modificación de alguna base por metilación, desaminación o reducción.
89
Transcriptasa inversa:
enzima de tipo ADN-polimerasa (dependiente de
ARN) que tiene como función sintetizar ADN de doble cadena utilizando como molde ARN monocatenario → cataliza la retrotranscripción. Síntesis
de ARN y ADN dependientes de ARN.
90
Metabolismo de proteínas
Traducción:
- Código genético
- Ribosomes
- Estructura ARNt
91
Código genético:
- La secuencia de aminoácidos (aa) de una proteína viene codificada en el mRNA. La síntesis de proteínas se da en los ribosomas.
- Los aa están especificados por codones de mRNA, es decir tripletes de nucleótidos.
- La traducción requiere de tRNAs que reconozcan los codones e inserten los aa en la posición secuencial adecuada.
- El código genético es degenerado: Codones diferentes codifican el mismo aa.
- El código genético es universal.
- Salvo algunas excepciones como en mitocondrias y algunos organismos unicelulares.
92
Código genético: inicio y stop
* Codón de inicio → AUG
* Codón de stop → UAA, UGA, UAG
93
Ribosomas:
principal orgánulo en el que se lleva a cabo la traducción de proteínas.
Tenemos 2 tipos (ambos formados por 2 subunidades):
*R. procariótico (70S): la subunidad grande (SOS) y la pequeña (30S).
*R. eucariótico (80S): la subunidad grande (60S) y la pequeña (40S).
94
- Estructura del ARNt:
* Pequeño tamaño: 73-93 nucleótidos
* Una hebra de ARN plegada sobre sí misma con forma de trébol de 3 hojas.
* Un tARN para cada aa (32 tARN)
* 8 nucleótidos con bases o azúcares modificados
* 4 partes importantes:
* Extremo 3' (CCA): se une el aa.
Brazos T y D: 8 bases modificadas que sirven para dar estructura.
* Brazo del anticodón: sitio por el cual el ARNt se une al codón de manera complementaria siempre.
95
Fases de la traducción:
FASES SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Fase I: Activación de los aminoácidos
FASE II: Inicio.
Fase III: Elongación
FASE IV: Terminación.
FASE V: Plegamiento y modificaciones después de la síntesis
96
Fase I: Activación de los aminoácidos
Requisitos químicos:
a) el grupo carboxilo de cada aa debe ser activado para facilitar la formación del enlace peptídico.
b) cada aa debe ser incorporado de acuerdo con la información contenida en el mRNA que lo codifica.
La unión del tRNA y el aa se produce en el citosol gracias a la acción de las aminoacil-tRNA sintetasa (Mg+2, ATP)
1º Formación de un intermedio ligado al enzima (aminoacilo adenilato)
2º Transferencia del aminoacilo al tRNA que corresponda.
97
FASE II: Inicio.
El mRNA se une a la menor de las dos subunidades ribosómicas y al tRNA iniciador. AUG
Hay dos tRNA para metionina.
La fase de inicio consta de tres etapas (Bacterias)
Requiere:
Subunidad 30S
mRNA
tRNA iniciador
Factores de inicio ( IF-1, IF-2 e IF-3)
GTP
Subunidad 50S
Mg+2
98
FASE II: Inicio.
complejo de inicio
El ARNm se va a unir a la subunidad 30S. Por otro lado, vendrá un ARNt llamado iniciador que se va a unir al codón de inicio (AUG). El aa que lleva unido el ARNt es la metionina (SIEMPRE procariotas). Por último, se une la subunidad grande (50S). Todo ello se llama complejo de inicio.
99
FASE II: Inicio.
Los IF son factores que ayudan en el proceso de iniciación:
* Eucariotas: la cola poli A del extremo 3' se va a unir a una proteína llamada PAB, que está unida a la subunidad pequeña del ribosoma.
El extremo 5' se va a unir a un complejo de proteínas (elF4F: elF4G, elF4E, elF4A) también unidas a la subunidad pequeña.
Factores proteicos (IF) requeridos para el inicio de la traducción en las
bacterias y en las células eucariotas
100
Fase III: Elongación
Elongación: necesitamos el complejo de inicio que se acaba de formar, Aminoacil-ARNt, factores de elongación y energía en forma de GTP.
Los ARNt al soltar el aa, se van.
*Unión del aminoacil-tRNA entrante
*Formación el enlace peptídico.
*IRNA 23S actividad peptidil transferasa
* Translocación
En eucariotas participan unos factores de elongación que permiten que se lleven los pasos de manera correcta: eEF1a, eEF1By, eEF2. Además, no hay sitio E físicamente en los ribosomas, pero se lleva a cabo de la misma manera.
101
FASE IV: Terminación.
está señalada por tres codones de terminación (UAG, UAA, UGA). Cuando el ARNt se encuentra con estos codones, se para la traducción. Por un lado, se libera el ribosoma y por otro lado se libera el péptido, ARNt (mutaciones en su anticodón son deletéreas para la célula) y ARNm.
RF-1, RF-2, RF-3
* Hidrólisis del enlace peptidil-tRNA terminal
* Liberación del péptido y el último tRNA.
* Disociación del ribosoma 70S
102
FASE V: Plegamiento y modificaciones después de la síntesis
síntesis: la cadena polipeptídica surge del
ribosoma como una estructura no funcional
1) Debe plegarse para formar la estructura terciaria (o cuaternaria) correcta con la que realiza la función.
2) Tiene que sufrir modificaciones postraduccionales (formación de disulfuros, hidroxilaciones, etc.) para terminar de adquirir la estructura que necesita.
3) Tienen que llegar a la localización final donde normalmente sufren rupturas proteolíticas específicas para activarse.
103
Plegamiento:
se va a iniciar cuando tenemos al menos 30 aa sintetizados. Son muy importantes los plegamientos, ya que, si una proteína no se pliega de manera correcta, puede dar lugar a enfermedades:
* La enfermedad de Alzheimer se origina en la acumulación de la proteína B-amiloide mal plegada
* La enfermedad de las vacas locas, scrapie en ovejas o enfermedad de Creutzfeld-Jacob se debe a la proteína priónica PrP plegada incorrectamente que, además, cataliza la conversión de las PrP bien plegada en una PrP mal plegada.
104
Plegamiento: diff eucariotas y procariotas
Los eucariotas producen proteínas normalmente más grandes y con más dominios que los procariotas.
Las proteínas procariotas suelen plegarse sólo postraduccionalmente, mientras que la de los eucariotas necesitan que el plegamiento comience mientras la proteína se está sintetizando.
105
* Pérdida de la secuencia señal:
15-30 residuos del extremo amino-terminal.
106
* Modificación de aa concretos
- Fosforilación de grupos hidroxilo: Ser, Thr, Tyr. Ej. Caseína.
- Adición de grupos carboxilo a residuos de glutamato. Ej. Protrombina
- Metilación: metil-lisina Citocromo C
107
Unión de cadenas laterales de glúcidos:
se va a unir covalentemente un monosacárido u oligosacárido a nuestros aa de la proteína, durante o después de la síntesis proteica.
Las enzimas encargadas de unir este glúcido a los aa → glucosil-transferasa.
108
Unión de cadenas laterales de glúcidos:
La función de estos oligosacáridos añadidos es:
- favorecer o estabilizar la conformación final de la proteína extracelular o de membrana.
- aumentar la vida media de la proteína incrementando su estabilidad y su
resistencia a la digestión por las proteasas.
- aumentar la solubilidad en un medio acuoso.
- aportar las estructuras que van a reconocer algunos receptores (por ejemplo, los antígenos).
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Unión de cadenas laterales de glúcidos:
La adición de los oligosacáridos:
tiene lugar tanto cotraduccional (mientras se importa al RER) como postraduccionalmente (en el Golgi) La glucosilación comienza en el lado citosólico del RER con las glucosil-transferasas asociadas a membranas.
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Unión de cadenas laterales de glúcidos:
La hay de dos tipos: La glucosilación
- La O-glucosilación sobre el hidroxilo de Ser o Thr.
- La N-glucosilación sobre la amida de la Asn que está dos aminoácidos antes de Ser, Thr o Cys.
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Fosforilación:
Adición de un grupo fosfato a un aa. Se da una vez sintetizada y plegada.
Afecta a grupos OH de Ser, Thr y Tyr, Aumenta carga negativa en la proteína.
Es reversible y muy frecuente.
La realizan las proteína-cinasas. La desfosforilación la catalizan las proteína-fosfatasas.
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Metilación:
incorporación de grupos metilo (-CH3) a nuestros aa. Se pueden incorporar grupos metilo en e-amino de una cadena de Lys o en el y-carboxilo de un Glu.
La reacción está catalizada por metil-transferasas que utilizan SAM como el donador de los metilos. Ejemplos de proteínas que sufren este tipo de modificaciones son la histona H4, algunas proteínas musculares, el citocromo c y la calmodulina (ésta
contiene trimetil-Lys).
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Adición de grupos isoprenilo (eucariotas):
permite a la proteína unirse a la membrana plasmática.
- Enlace tioeter entre grupo isoprenilo y cys de la proteína.
- Sirven de punto de anclaje a la membrana.
- Oncogen RAS
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Adición de grupo prostético:
permiten a la proteína adquirir su función, que sin el grupo prostético no podría realizar. Ej.: grupo hemo del citocromo c.
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Modificación proteolítica:
polipéptidos precursores Ej.: Insulina.
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Formación de puentes disulfuros
- Inter o intracatenarios entre grupos Cys
- Protección de la conformación nativa frente a la desnaturalización en el medio extracelular.
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Traducción en mitocondrias y cloroplastos
Las diferencias en cuanto a lo ya visto son:
- Los ribosomas son parecidos a los procariotas.
- En mitocondrias los ARN no tienen intrones, por lo que no hay splicing.
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DESTINO Y DEGRADACIÓN DE LAS PROTEÍNAS:
- Las proteínas que van al núcleo siguen un transporte regulado a través de los poros nucleares.
- Las que van a orgánulos con membrana (la mitocondria, los cloroplastos, los peroxisomas o el retículo endoplásmico) siguen un mecanismo de translocación de proteínas mediado por otras proteínas que transportarn los péptidos de un lado al otro de la membrana.
- Del retículo endoplásmico al Golgi, el transporte se realiza mediante vesículas de transporte que se forman en el retículo y se funden en el Golgi.
- Del Golgi a la superficie celular se emplea la misma vía de vesículas de transporte, pero si el destino es un lisosoma o un gránulo de secreción, se emplea la vía de las vesículas de secreción.
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La degradación de las proteínas
Dispositivos intracelulares en el que las proteínas dañadas o que no sean necesarios se desglosan.
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La degradación de las proteínas
Se lleva a cabo en:
- Lisosomas
- Proteasomas
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Lisosomas:
orgánulos que contienen enzimas proteolíticos y se encargan de eliminar proteínas dañadas. En este caso, las proteínas autofagosomas, proteínas extracelulares:
proteínas plasmáticas, y proteínas de la membrana de la superficie celular.
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Proteasomas:
son proteínas endógenas, más bien complejos grandes de proteínas, que se van a encargar de eliminar otras proteínas como: factores de transcripción, ciclinas, proteínas codificadas por virus y otros patógenos intracelulares y proteínas que se pliegan incorrectamente errores de traducción o que están codificadas por genes defectuosos.
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Núcleo de Partícula:
- La partícula de núcleo está hecho de 2 copias de cada uno de 14 proteínas diferentes.
- Estos se ensamblan en grupos de 7 forman un anillo.
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La partícula de Regulación:
- Hay dos RPs idénticos, uno en cada extremo de la partícula de núcleo.
- Cada una está hecha de 19 proteínas diferentes 6 ATPasas. Otras sitios que reconocen la proteína ubiquitina.
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La ubiquitina:
- proteína pequeña (76 aminoácidos);
- conservado a lo largo de todos organismos
- Es una proteína diana para la destrucción.
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Etiqueta con una molécula de ubiquitina que se une al grupo amino terminal de un residuo de lisina.
El complejo se une al sitio (s) de la ubiquitina, reconociendo sobre la partícula reguladora:
- La proteína se despliega por las ATPasas utilizando la energía del ATP
- La proteína desplegada se transloca dentro núcleo catalítico
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Hidrólisis de enlaces peptídicos con un promedio de aproximadamente 8 aminoácidos de longitud.
Hidrolisis en aminoácidos individuales por peptidasas en el citosol :
- Incorporar en una molécula de histocompatibilidad de clase I
- La partícula reguladora libera las ubiquitinas para su reutilización.
