METABOLISMO DE PROTEÍNAS 2
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METABOLISMO DE PROTEÍNAS 2
AM Ronco PhD
La proteína dietaria se hidroliza a aa, luego se reconvierte a proteínas endógenas por TRADUCCION
Excreción de N
Proteina dietaria
Pool aminoácidos
Proteinas endógenas
a-cetoácidos, NH3
glucosa, lípidosenergía
Otros compuestos N
urea
TRADUCCION
Digestión y absorción
Cómo se alinean los nucleotidos en el mRNA templado?
Experimentos (síntesis de proteínas in vitro):
1) Extracto celular + polímero poli U (UUUUU) + sistema de síntesis in vitro
Producto: polímero con un solo aminoácido: fenilalanina
2) Extracto celular + polímero poli UG + sistema de síntesis in vitro
Producto: polímero con 2 aminoácidos: GUG UGU GUG UGU……y así sucesivamente
CÓDIGO GENÉTICO
Características del Código Genético:
1. Cada codón está formado por 3 nucleotidos
2. Un codón = un aminoácido
3. Algunos aminoácidos son codificados por más de uncodón: redundancia
4. Hay solo un codón de iniciación: AUG: metionina
5. Posibilidades: 43 = 4 x 4 x 4= 64De ellos, 61 codifican para algún aminoácido3 codones son de término: UAA UAG UGA
6. El código es universal
Qué factor determina cuál aminoácido se agrega a la cadena en la síntesis proteica??
Existe un adaptador que reconoce a los nucleotidos y a los aminoácidos al mismo tiempo:RNA de transferencia: tRNA
Cada tRNA transporta un aminoácido: tRNAgli tRNAala, etc
Se han encontrado 31 tRNA diferentes
tRNA
Funciones de los tRNA:
1.- Unir covalentemente un aminoácido al tRNA que contiene una secuencia de nucleotidos (anticodón) complementaria al codón que especifica ese aminoácido sobre el mRNA
2.- Activar al aminoácido generando un enlace altamente energético en el extremo COOH para que reaccione con el aminoácido siguiente en la secuencia de la cadena y forme el enlace peptídico
Activación del aminoácido
Ocurre en 2 etapas en el citosol
AA + ATP AA ~ AMP + PPi
AA ~ AMP + tRNA AA ~ tRNA + AMP
AA + ATP + tRNA AA ~ tRNA + AMP + P ~ Pi
G = 0 P ~ Pi
Pi + Pi + E
H2O
Funciones de la aminoacil- tRNA sintetasa
1.- Cataliza la unión del AA a su correspondiente tRNA
2.-Posee un sitio de hidrólisis del aminoácido incorrectoque asegura la fidelidad en la unión del aminoácidocorrecto a su correspondiente tRNA
Corrector de prueba
Isoleucyl-tRNA synthetase
Isoleucyl-tRNA synthetase
Isoleucyl-tRNA synthetase
Isoleucyl-tRNA synthetase
Isoleucine + ATP Isoleucyl-AMP Isoleucine-tRNAiso
tRNAiso AMP
Muy eficiente:100%
Valine + ATP Valyl-AMP Valine + tRNAiso
Almost completehydrolysis
tRNAiso AMP
Muy ineficiente:1%
Mecanismo corrector de prueba de la aminoacil-tRNA sintetasa
Una vez activado el aminoácido (unido al tRNA)
el tRNAaa difunde al ribosoma y comienza el
CICLO del RIBOSOMA
Iniciación
Elongación
Término
Componentes de la maquinaria biosintetizadora:
1.- mRNA2.- Aminoácidos3.- Energía4.- tRNA5.- Ribosomas (rRNA)6.- Extracto celular (enzimas, factores solubles:
factores de iniciación (eIF) , elongación (eEF),término.
Iniciación
Elongación
Término
Qué funciones cumplen los aminoácidos en la síntesis proteica???
Cysteine + tRNAcys HS-CH2-C-C-O-tRNAcys
AMP + 2Pi NH2Cys-tRNAcys
Raney Nickel
H-CH2-C-C-O-tRNAcys
Ala-tRNA cys
Cysteine tRNASynthetase
ATP + H2O
H O
H O
NH2
Cys
Ala
Modificación química de Cys
Pro Leu Cys Gly Asp Glu Lys Cys
Pro Leu Ala Gly Asp Glu Lys Ala
Proteína normal formada durante la síntesis in vitro
Proteína anormal formada durante la síntesis in vitro
tRNAcys
tRNAcys
Ala unida a tRNAcys
Destino de las proteínas que se están sintetizando:
RER, Golgi, membrana plasmática, secreción
Mecanismos de Control de la síntesis proteica
- Estado fisiológico
Bajo condiciones fisiológicas la etapa limitante
es la INICIACION
Control de la iniciación por modificación Covalente: Fosforilación y defosforilación
Lisado de reticulocitos: en ausencia del grupo HEMo stress
inhibición síntesis proteica
se activa 1 factor HRI: proteína kinasa que fosforila eIF2 inhibición
+ HEM se revertía inhibición (fosfatasas)
Componentes proteicos de la maquinaria traduccionalque son fosfoproteínas
Proteína ProteínaFactores Iniciación Factores Elongación
eEF1eIF2 eIF2 inhibe
eEF2 inhibe
eIF2BeIF3 Prot ribosomaleseIF4B S6 activaeIF4FeIF5 Aminoacil tRNA sintetasa
AspRS
http://www.wisc-online.com/objects/index.asp?objID=AP1302
Síntesis proteica
Expresión génica completa
http://www.lewport.wnyric.org/jwanamaker/animations/Protein%20Synthesis%20-%20long.html
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter15/animations.html
Procesamiento información génica: bacterias-eucariontes
Traduc.mov
peptido señal.mov
Regulación hormonal del Metabolismo de Proteínas
Ann Rev Nutrition 1997
* Kee et al, 2003: no observó respuesta aguda de I sobre sistema UP enanimales ayunados y realimentados
*
Regulación de la síntesis de proteínas por Insulina ( a nivel de la iniciación)
Se activa una cascada de señales via PI3K, PKB y GSK3 que inhibe la fosforilación de eIF2B activándolo; eIF2 intercambia GDP por GTP activándose y permitiendo la unión de eIF2 al tRNAMet y posteriormente a la subunidad 40 S
Proud, Biochemical Society Transactions (2006) Volume 34, part 2
(+)
(kinasa que fosforila a eIF2B)
Unión de mRNA a subunidad 40 S requiere varios factores de iniciación La formación del complejo inicial entre eIF4E-eIF4G
4E-BP1 (prot de unión a eIF4E)
eIF4E ----- -eIF4G (subunidades del complejo eIF4F)
Regula esta unión
Al unirse eIF4E a 4E-BP1, el 1º no se puede unir a eIF4G demodo que 4E-BP1 es un inhibidor de la unión de eIF4E –mRNAa la subunidad 40S y no se inicia la traducción.
4E-BP1 se regula por fosforilación de modo que si 4E-BP1 está fosforilado, no se une a eIF4E y este está libre para unirse a eIF4G y activar la traducción.
Después de una comida p4E-BP1 INICIACION(+)(+) activa fosforilación
Regulación de la síntesis de proteínas por I ( a nivel de la kinasa mTOR)
Activación de la síntesis proteica por Insulina a través de PI3K y mTOR
-Inactivación de 4E-BP1 con la consecuente formación del complejoeIF4E-eIF4G y activación de la síntesis
-Reclutamiento de tRNAmet y mRNAsal ribosoma
-Aumenta la traducción de mRNAs específicos
- Activa S6Ks
- Inactivación de la kinasa de eEF2y consecuente estimulación de eEF2:Aumenta la elongación proteica
Nutrientes
mTor fosforila a 4E-BP1 lo que resulta en la activación del complejo eIF-4F yaumento de la traducción de mRNAs maduros
Activación a nivel del complejo eIF-4F
mTOR fosforila y activa la S6K1 lo que resulta en una traducciónaumentada de los mRNAs maduros
Activación a nivel de S6K
Regulación de la síntesis proteicapor I, aa y status E
Ejercicio
Kadowaki y cols, 2003
Proteínas asociadas a la membranadel autofagosoma
Regulación coordinada de síntesis y degradación por aminoácidos e Insulina
Kinasa, se inactiva en ayuno
---- síntesis de proteínasdegrad. de prot
Forbes et al, 2012