Traducción

La Traducción requiere:

5’

3’

Ø tRNA iniciador aminoaciladoØ tRNAs elongadores

aminoacilados

Ribosomas

mRNA

ENERGIA

Factores protéicos

Ø INICIO

Ø ELONGACIÓN

Ø TERMINACIÓN y RECICLADO

El tRNAi iniciador de la traducción (bacteria)

THF = tertra hidro folatoFMT = formil metionil transferasa

El tRNAi iniciador de la traducción (bacteria)

Necesario para la entrar al sitio P

Necesario para la formilación

El ARNt iniciador tienecaracterísticas especiales

Subunidad grande Subunidad grande

Subunidadpequeña

Subunidad pequeña

Unión del mRNA

Sitio ESitio P

Sitio A

El Ribosoma

El marco abierto de lectura lo define el AUG de inicio

Bacteria

SD: Shine-Dalgarno

Shine-Dalgarno es una secuencia en el mRNA que se encuentra alrededor de 10 nt ANTES (hacia el 5’) del AUG y es complementaria a una secuencia en el extremo 3’ del RNA ribosomal 16S

Selección del Codón de inicio AUG (bacteria)

Selección del Codón de inicio AUG (bacteria)

SD = sitio de unión al ribosoma

AUG queda colocado en el sitio P de 30S

v Las subunidades ribosomales deben estar separadasv La subunidad pequeña debe reconocer al mRNAv El tRNA aminoacilado INICIADOR debe colocarse en la posición P de la subunidad ribosomal pequeñav Debe ocurrir el reconocimiento codón-anticodón de iniciov Se hidroliza GTPv El proceso es asistido por:

Factores de iniciación de la traducción (IF/eIF)

PARA EL INICIO DE LA TRADUCCIÓN

50S

30S

IF3

IF3

mRNAAUG5’

3’

S-D

IF3AUG

5’

3’

S-D

1. Interacción entre Shine-Dalgarno (S-D) y el extremo 3’ del rRNA 16S coloca el AUG en el sitio P del ribosoma

30S-Pre-IC

IF1

IF2fMet GTP

IF3AUG

5’

3’

S-D IF1

IF2fMet GTP

30S-IC

2. Se une el complejo ternario IF2-tRNAi-GTP

50S

IF3AUG

5’

3’

S-D IF1

IF2fMet GTP

3. Se une la subunidad grande 50S

Inicio de la Traducción BACTERIANA

AUG5’

3’

S-D

fMet

70S-IC

4. Se hidroliza GTP y salen los IFs.

Listo!!!

IC=complejo de inicio

Factor FunciónIF1 Previene la unión de tRNAs en el sitio A

de la subunidad 30SIF2 GTPasa que interacciona con 3

componentes claves durante iniciación: la subunidad 30S, IF1, y fMet-tRNAif-Met)

IF3 Se une a 30S y evita re-asociación con 50S. Participa en el reconocimientocodon-anticodon

5’APE

f-met

aa-tRNA

IF1IF3

IF2

3’

FACTORES DE INICIO DE LA TRADUCCIÓN (PROCARIONTES)

+ FACTORES+ met-tRNAi+ GTP

En eucariontes la subunidad 40S se une al 5’ Cap y recorre la 5’UTR hasta el AUG en contexto apropiado

Inicio de la Traducción EUCARIONTE

Organización de mRNA en Eucariontes:

1. NO hay algo similar a Shine-Dalgarno (S-D)

2. La subunidad 40S se recluta al 5’ CAP: lejos del codón de inicio AUG

3. Hay solo UN CISTRÓN

4. Hay cola de poli A

5. Las regiones no traducidas 5’UTR y 3’UTR son mucho mas largas

5’ CAP

eIF2Met GTP

Complejo ternario (TC) eIF2-tRNAi-GTP

met

aa-tRNA

eIF3

eIF2

eIF1eIF5

Subunidad 40S + eIF2-tRNAi-GTP + Complejo Multifactor (MFC)

43S-Pre-IC

1. Tiene características particulares (entra por el sitio P)

2. La metionina NO está formilada

3. Es unido por eIF2 y GTP (complejo ternario

Inicio de la Traducción EUCARIONTE

Los factores eIF4 forman un complejo circularizado con los extremos 5’ y 3’ del mRNA

¡Los factores eIF4 NO existen en bacteria!

eIF4E: reconoce el 5’ CAPeIF4G: une a eIF4E

eIF4A (helicasa)eIF3 (unido a 40S)PABP (unido a poli A)

5’ 3’AUG

AAAAAAA7mGpppG4E

4G

50-300 nt

PABP

4A

met

aa-tRNA

eIF3

eIF2

eIF1eIF5

El mRNA está “circularizado”

durante traducción eucarionte

48S-IC

El complejo 48S-IC recorre la 5’UTR hasta encontrar el primer AUG en contexto Kozac

Se hidroliza GTP, se une 60S y se disocian algunos eIF

Secuencia Kozak:

Purina en posición -3G en posición +4

Secuencia AUG en contexto apropiado en Eucariontes

eIF2B: intercambiaGDP por GTP en eIF2

1. Tiene características particulares (entra por el sitio P)

2. La metionina NO está formilada

3. Es unido por eIF2 y GTP (complejo ternario

Cuando se completa el inicio, sale eIF2-GDP

El factor eIF2B debe intercambiar GDP por GTP

Este proceso es inhibido por diversas condiciones de estrés (FOSFORILACIÓN de eIF2) para DISMINUIR la síntesis de proteínas

7 Initation of Protein Synthesis 242

GTP and Met-tRNA , and this eIF2•GTP•Met-tRNA ternary complex (TC)binds to the 40S subunit. The factors eIF1, eIF1A, and eIF3 all stimulate binding ofthe TC to the 40S ribosome to form a 43S preinitiation complex. Binding of Met-tRNA to IF2 in bacteria is dependent on formylation of the methionine, a modifi-cation that does not occur in eukaryotes.

Figure 7.2-1 Pathways of translation initiation in prokaryotes and eukaryotes. The individual steps in the prokaryotic (A) and eukaryotic (B) pathways have been aligned to reflect the conservation of the reactions and functions of the factors. The three initiation factors (IF1-IF3) in prokaryotes and the various eukaryotic initiation factors (eIFs) are labeled. Bio-chemical studies have suggested that an alternate pathway in which mRNA binding to the 30S subunit precedes Met-tRNA

binding may also function in prokaryotes (see Chap. 7.1). At the completion of the initiation pathway, Met-tRNA is bound to the ribosomal P site and the A site is vacant waiting for binding of the first elongating tRNA in an eEF1 A/EF-Tu•GTP•aminoacyl-tRNA ternary complex. The green dot represents GTP and the red dot is GDP.

Meti

Meti

Meti

Meti

Meti

Protein Synthesis and Ribosome structure, 2004

Separación de subunidadesribosomales

Unión de tRNAiniciador (sitio P)

Reconocimiento del mRNA:• Shine-Dalgarno• rRNA16S• AUG en sitio P

Reconocimiento del mRNA:• 5’Cap• Factores eIF4• Secuencia Kozac

• Hidrólisis de GTP

• Salida de factores

• Unión Subunidadgrande

Regeneración de complejo eIF2-GTPREGULADA

3 IFs 11 eIFs

v INICIO

PROCARIONTES EUCARIONTES

El ribosoma realiza 3 funciones:

a) Función genética (decodificar la secuencia de nucleótidos en aminoácidos)

b) Función enzimática (catalizar la formación del enlace peptídico)c) Función de translocación (maquina que se mueve a lo largo del

mRNA, por la que van pasando los tRNAs y se elonga la cadena peptídica)

Función genética --------------- subunidad pequeñaFunción enzimática ----------- subunidad grandeFunción de translocación --- ambas subunidades

Aunque está formado por proteínasy RNA las funciones son realizadasPrincipalmente por el RNA

RIBOZIMA

16S o 18S23S o 25/28S

vELONGACIÓN Cadenapolipeptídicacreciente

Centro Peptidil-Transferasa(PTC)

Salida de tRNAs

desacilados

Centro decodificadorMovimiento del Ribosoma

GTP

GTP

ribosomas mRNAtRNAs-aaENERGÍA (GTP)

x aminoácido

FACTORES DE ELONGACIÓN DE LA TRADUCCIÓN

Para la elongación de la traducción:

Los tRNA-aminoacilados entran por el sitio A y salen sin aminoácido por el sitio E

Factor procarionte

Factor eucarionte

Función

EF-Tu eEF-1A Lleva el aa-tRNA al sitio A disponible; hidrolisis GTP

EF-Ts eEF-1B Factor que intercambia GDP porGTP para EF-Tu/eEF-1A

EF-G eEF-2 Ayuda a la translocación del ribosoma exactamente 1 codón; hidroliza GTP

FACTORES DE ELONGACIÓN DE LA TRADUCCIÓN

1. Entrada del aa-tRNAaa correcto:• Interacción codón-anticodón• Cambio conformacional• Hidrólisis de GTP

EF-Tu - GTP

EF-Tu - GDP

EF-Ts

EF-Tu - GTP

El ribosoma (rRNA 23S/28S) realiza la catálisis

RIBOZIMA

2. Formación del enlace peptídico:

3. Translocación:

• Cambio conformacional: transitorio A/P, P/E• Entrada de EF-G-GTP• Hidrólisis de GTP• Translocación exactamente 1 codón (3 bases)

EF-Tu - GTP

Inicia nuevo ciclo de elongación

Terminación y Reciclado

GTP

ribosoma mRNAfactores de terminación

subunidades ribosomamRNAtRNA libre

proteína

Factores de terminaciónBacteria Eucariontes

RF1RF2RF3

RRF

eRF1

eRF3

El gasto energético del proceso de traducción

Se hidrolizan 2 GTPs por cada aminoácido incorporadoLa hidrólisis promueve cambios conformacionales

Cargado de tRNA con su aminoácido 1 ATP /aa

TRADUCCIONIniciación 1 GTP (1er aminoácido)Elongación 2 GTPs /aaTerminación 1 GTP

POLIRIBOSOMAS

Múltiples ribosomasque se encuentrantraduciendo el mismomRNA

Modificaciones Co- y Post- traduccionales de las proteínas

Eliminación de residuos N-terminales (f-Met en bacteria; Met en eucariontes)

Modificación de aminoácidos

• Acetilación (Lys, Arg en histonas; cambia la función)• Fosforilación (Ser, Thr, Tyr; transducción de señales, actividad)• Metilación (Lys, Arg en histonas; cambia función)• Carboxilación (Lys, Pro en colágeno, estabilidad estructural)• Glicosilación (Asn; Thr; receptores de hormonas, anticuerpos)• Nucleotidilación (Tyr; adición de AMP regula actividad)• Lipidación (Gly, Cys; localización en membrana)• Ubiquitinación (Lys; degradación localización, función)

Proteólisis (pro-insulina a insulina; actividad)Adición de grupos prostéticos (grupo hemo, hemoglobina)

En algunas proteínas los dominios estructurales se forman durante su síntesis

Este proceso es asistido por chaperonas moleculares que ayudan al plegamiento y a la formación apropiada de puentes disulfuro

Las proteínas son direccionadas a su destino celular por señales de aminoácidos en su

secuencia

Las proteínas nucleares, mitocondriales, de cloroplasto o peroxisoma (plantas) y las del citosol son sintetizadas por ribosomas libres en el citoplasma y pos-traduccionalmente dirigidas a su destino.

Direccionamiento a Retículo Endoplásmico -RE (proteínas extracelulares y de membrana)

La secuencia señal es amino-terminal y emerge del ribosoma

El complejo SRP•GDPreconoce la secuencia señal

El complejo se ancla al receptor en la membrana de RE

unión a GTP, hidrólisis y liberación de SRP

Una vez que cumple su función, el péptido señal es cortado

Las proteínas extracelulares y de membrana sufren glicosilaciones en RE y Golgi

RER

Golgi

cis-Golgi

media-Golgi

trans-Golgi

lisosoma

membrana

vesícula secretora