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CODIGO GENE TICO Primera letra del codón (extremo 5') Segunda letra del codón U _ e A G UUU Phe|UCU Ser|UAU Tyr UGU Cys UUC Phe UCC Ser|UAC Tyr|UGC Cys U | E UUA Leu|UCA Ser (UAA') Paro ¡UGA! Paro UUG Leu | UCG Ser UAG: Paro [UGG Trp CUU Leu|CCU -Pro|CAU His CGU Arg CUC Leu|CCC Pro| CAC His|CGC: Arg C CUA Leu| CUA Pro|CAA Gln|CGA Arg CUG Leu | CCG Pro CAG Gln|CGG Arg AUU lle ACU Thr AAU Asn|AGU Ser AUC Ne ¡ACC Thr| AAC Asn|AGC Ser A [AUA Ne | ACA Thr AAA Lys | AGA Arg '“AUG' Met | ACG Thr|AAG Lys|AGG Arg GUU Val|GCU Ala GAU Asp|GGU Gly GUC Val|GCC Ala GAC Asp|GGC Gly G [GUA Val|GCA Ala GAA CGlu|GGA Cly |GUG Val|GCG Ala|GAG Glu|GGG Gly FIGURA 27-7 “Diccionario” de las palabras del código de los ami- noácidos en los mRNA. Los codones están escritos en la dirección 5'3/. La tercera base de cada codón (en negrita) juega un papel me- nos importante en la especificación del aminoácido que las dos pri- meras. Los tres codones de terminación se indican en rosa y el codón de inicio AUG en verde. Todos los aminoácidos, excepto la metionina y el triptófano, tienen más de un codón. En la mayoría de casos, los codones que especifican el mismo aminoácido únicamente difieren en la tercera base, 3 tRNA 'Anticodón) 321 UAG mRNA 5' ARUEC 3 123 Codón (a) 3.2 1 321 3021 Anticodón (3') G-C-I G-C-I G-C-I (55 Codón (5') C-G-A C-G-U C-G-C (3) 1.23 1123 123 (b) FIGURA 27-8 Relación de apareamiento del codón y el anticodón. (a) El alineamiento de los dos RNA es antiparalelo, El tRNA se repre- senta en la configuración tradicional en hoja de trébol. (b) Tres rela- ciones de apareamiento diferentes del codón son posibles cuando el anticodón del tRNA contiene inosinato. TABLA 27-3 Degeneración del código genético Número Número Aminoácido decodones Aminoácido de codones Met 1 ye 2 Tp 1 lle 3 dan 2 Ala 4 Asp 2 Gly Si Cys 2 Pro 4 Gln 2 Tar 4 Glu 2 Val da His z Ar a Lys 2 Leu 6 Phe 2 ser 3 TABLA 27-4 La base en la posición de balanceo del anticodón determina el número de codones que puede reconocer un tRNA 1. Un codón reconocido: Anticodón (31) XA C(5') (3) XA (57) Codón (5) 1-6 (31) 6-08") 2. Dos codones reconocidos: Anticodón (8) 1-0 (5) (8) X-Y- 6 (51) Codón (5) Y-X-4 (8) (5) YX $ (81) 3. Tres codones reconocidos: Anticodón (8) 1 (5) Codón GAO) Nota: X e Y indican bases complementarias capaces de apareamiento de bases fuerte del tipo Watson y Crick. Las bases en las posiciones de balanceo, la posición 3"de los codones y la posición 5” de los anticodones, están coloreadas en rosa. RESUMEN 27.1 El código genético m La secuencia de aminoácidos de una proteína en particular se construye a partir de la traducción de la información codificada en el mRNA. Este proceso está a cargo de los ribosomas Los aminoácidos están especificados por codones del mRNA consistentes en tripletes de nucleótidos. La traducción requiere moléculas adaptadoras, los ERNA, que reconocen los codones e insertan los aminoácidos en sus posiciones secuenciales apropiadas en el polipéptido m. Las secuencias de bases de los codones fueron dedu- cidas a partir de experimentos que usaban mRNA sintéticos de composición y secuencia conocidas m El codón AUG señala el inicio de la traducción. Los tripletes UAA, UAG y UGA son señales de terminación. m El código genético es degenerado: tiene múltiples palabras de código para casi todos los aminoácidos. m1 Las palabras estándar del código genético son universales en todas las especies, con algunos cambios menores en las mitocondrias y en unos pocos organismos unicelulares. Mm Latercera posición de cada codón es mucho menos específica que la primera y la segunda y se dice que balancea. BLOSINTESTES DE RRUAEWVAS Se une el factor de liberación | hidrólisis del enlace polipeptidiltRNA disociación de los componentes 8 FIGURA 27-26 Terminación de la síntesis de proteínas en las bacte- rias. La terminación tiene lugar en respuesta a un codón de termina- ción en el sitio A. En primer lugar, un factor de liberación se une al sitio A (RF-1 o RF-2 según qué codón de terminación esté presente). A continuación, se producen la hidrólisis del enlace éster entre el po- lipéptido naciente y el tRNA en el sitio P y la liberación del polipép- tido terminado. Finalmente el mRNA, el tRNA desacilado y el factor de liberación abandonan el ribosoma, el cual se disocia en sus subu- nidades 305 y 505. sosa le equaseidas By nos een JUL siH ! 18 ES 15) A E Old dsy de di Sud usy 3 E q pe de, 0 am uso 1aselg — ñ Sepeznoyul VNY+lO9eouJue ap sasejo sop se] Lena TOA 67 = o DV !4z + dIV + VNYVIPRouTurE - ALVY + VNY1 + OPrRouruy AM dd + INV + VNY+IPeourure == div + NY + oproporuy +A :aqUSmBIs e se seujojoad gg — (SOpmgaponu 0061) SST VNY! 01 PL seujozoad gp — (soprgoponu 0917) $89 VNY! (sopnoaponu 002p) $ 87 VNYI (sopngopnu 031) SS VNY! 901 8 SOT PM SOS ODHOLIEINO TULOSOQTH (B) seujojold Tz (sopngojonu 0pgT) S9T YN 901 60m seujozoxd 98 (SoOpn9aJonu 003€) SE VNHI (SOPno9 pau 021) S9 VNa! SOT 8 Tim STXLG MH SOL OUBLI930eq vurosoqr euno] e] Sp USIGUIE] OUIS BSP Y] ap oJ9s ou Lapuadap UOIDPIUALUIpas ap sap -ep1ojoa se] anbiod 'sOpepiunqns Se] UBUIQUUO as OPueno somRIpe JUQUIBLIBsaDau UOS OU S AP SOJO|PA $07 "eÍNILNUOIEA]N Y] US UQE -uoun]pas ap PepIDOJSA ns 40) SOPruopejas upisa anb 'u9eJuauIpos ap AUSDOO) Jap 199p sa “(sB13qpOAS) S AP SAJOJBA SNS JOd ULDN -u0p! as Se2/u19soqu SOPepiunqns se” "sejopeono so] ua Á seyoj1e9osd SO] U3 SPUIOSOQ|1 SO] ap ESE e] Á U9I>ISOduUO) e] ap uaLunsay (p) «(o[0,) et ¡01nd e] 4op a1quuy un ap ugrun ey 10d opeoreu pisa “eugarod sombjeno ap sofa] A arusodns ey ap o24ns un ap Opuoy ja ua (esesojsuen jipndad pepta -yoe ey) oopndad asejus ¡ap u9/peuo; ey esed OA1198 ONIS [3 *(2) Oo voneseduoo ua ofeqe eney epeuyu! ajuawera81 osad 'sOg PepIung as ey e aun os anb ope] jo opsap onanu ap 2n as pepiunqns e7 (ALO L Ol add) sos euenaroeq eo/u9soq. peprungns ej ap esmonnsz (2) 9€ Y SeuJanoud ap [e101 OJ8UUgu [o ueRoJa enxo serdoo san se '271/,1 eujarold ey ap serdoo oneno Áej “apuel3 pepiunqns el esed sejuasaj1p seujanoId ge operinsa, 0Lu09 ep 0/13 0pOL*(SOS PEprunqns ey e aoauarad ou 4) 071 anb euayosd euusiu e, 135 9yNsa4 91 seujeroId san ap ofajduos un sa 814 21199 epeoyIpow uno; eun oygay ap so ¿7 OO) Ppeuñisop ayuauIeuido eujato1d e7 sanuasap1p Seuja1oad 9E e U3puodsa103 OU 9£7 ET 9P SOLORRUIOUAp Se, esejoquIs YNAp-[poeoupure tun ¿0d epezrpeieo u9Io9eal e (SEZ ÁSS VNY) z «9E1-11 9€ ee sos (S9T VNY1) T TZS-1S tz Tz s0€ AAA VNY 9p seujajo1d sel seujajold ap sajuaJaJp seujajold pepiungns odH A OJSunÑ 9p uO/9eugIsag 1830) O/9LWNN 9P OJSUINN SAZTIOJS = STESTILNTSO 074 1109 *3 ap euosoqu ¡9p seurajold Á YNy ap sejuauoduoo 9-42 vlavl BIOSINTESIS DE PROTEINAS MECANISMO FIGURA 27-14 Aminoacilación del RNA por las aminoacil-tRNA sintetasas. Op, El paso (1) consiste en la formación de aminoacil adenilato, que permanece unido al sitio activo. En el segundo paso, el grupo aminoacilo es transferido al tRNA. El mecanismo de este paso es algo diferente para las dos clases de aminoaciltRNA sintetasas (véase Tabla 27-7), Para los enzimas de la clase 1, E3el grupo aminoacilo se transfiere incialmente al grupo 2'-hidroxilo del residuo de A 3”-terminal, siendo desplazado a continuación 83) al 3'-hidroxilo por una reacción de transesterificación. Para los enzimas de la clase Il, GB) el grupo aminoacilo se transfiere directamente al 3'-hidroxilo del 5'-Aminoacil adenilato (aminoacil-AMP) adenilato terminal. 0 0-—P—O— Adenosina] Aminoacil-AMP Aminoacil-AMP tRNA tRNA transesterificación En) Aminoacil-tRNA SUNTALIDS = STSILMISOTQ BIOSINTESIS DE PRITEDVAS Subunidad 308 g Brazo del aminoácido Brazo extra GTP (3') UAC (5) Anticodón Brazo del anticodón Anticodón FIGURA 27-16. Posiciones de los nucleótidos en los IRNA reconoci- das por las aminoacil-IRNA sintetasas. Algunas posiciones (puntos azu- les) son las mismas en todos los (RNA, por lo que no pueden utilizarse para distinguirlos. Otras posiciones son sitios de reconocimiento cono 5 ¿ cidos para una (naranja) o más (verde) aminoaciltRNA sintetasas. Ade- 68] más de la secuencia, hay otros rasgos estructurales que son importantes para el reconocimiento por algunas sintetasas, Subunidad 508 FIGURA 27-20 Formación del complejo de inicio en las bacterias. El complejo se forma en tres pasos (descritos en el texto) a expensas de la hidrólisis de GTP a GDP y P;. 1F-1, 1F-2 e IF-3 son factores de ini- cio. P designa el sitio peptidilo, A el sitio aminoacilo y E el sitio de sa- lida. El anticodón del tRNA está orientado de 3'a 5”, de izquierda a derecha, como en la Figura 27-8, pero con orientación opuesta a la de las Figuras 27-16 y 27-18. BIOSENTESTS DE PRTEZDNAS - ————————_—_—_—_—_—.. E. colitrpA (5) CUAC() E. coli araB UGCA E. coli lacl AGUA Proteína A del fago pX174 UUCU cro del fago A ACcGC Secuencia de Shine-Dalgarno; Codón de inicio; se aparea se aparea con el rRNA 168 con fMet-tRNAMot (a) ñ E ! OH G Extremo 3” A MENA del RNA 168 A U procariótico con U Cc una secuencia de UCCUCCA Shine-Dalgarno de consenso (5)G A UUCCUAGGAGGUUUGAC CUA 050 NOE (b) FIGURA 27-21 Secuencias en el RNA mensajero que sirven de señal transcritos de mRNA de cinco genes procarióticos. Obsérvese el caso para el inicio de la síntesis proteica en las bacterias. (a) El alinea- poco usual de la proteína Lac! de £. coli, que empieza con un codón miento del AUG de inicio (en verde) en el lugar correcto de la subu- GUG (Val) (véase Recuadro 27-2). (b) Las secuencias de Shine-Dal- nidad ribosómica 305 depende en parte de las secuencias de garno del mRNA se aparean con una secuencia cerca del extremo 3" Shine-Dalgarno (en rosa) en el lado 5”. Se muestran porciones de los del rRNA 168. TABLA 27-8 Factores proteicos requeridos para el inicio de la traducción en las bacterias y en las células eucarióticas Factor Función Bacterias IF-1 Evita la unión prematura del tRNA al sitio A 12 Facilita la unión de MettRNAW* a la subunidad ribosómica 30S 1F-3 Se une a la subunidad ribosómica 305; impide la asociación prematura de la subunidad 508; mejora la especificidad del sitio P para MettRNA'Y* Eucariotas” elF2 Facilita la unión del Met-tRNA"* iniciador a la subunidad ribosómica 408 elF2B, elF3 Primer factor que se une a la subunidad 40S; facilita los pasos posteriores elF4A La actividad helicasa elimina la estructura secundaria del mRNA para permitir la unión de la subunidad 405; es parte del complejo elF4F elF4B Se une al mRNA; facilita el barrido del mRNA para localizar el primer AUG elF4E Se une al casquete 5'del mRNA; es parte del complejo elF4F elF4G Se une a elF4E y a la proteína de unión a poli(A) (PAB); es parte del complejo elFAF elF5 Promueve la disociación de otros factores de inicio de la subunidad 40S como preludio de la asociación de la subunidad 605 para formar el complejo de inicio 80S elF6 Facilita la disociación del ribosoma 805 inactivo en subunidades 40S y 60S “El prefijo “e” identifica los factores eucarióticos. RMOINTESIS DE PROTEFNAS Paso 3 de la elongación: translocación En el último paso del ciclo de elongación, la translocación, el ribosoma se desplaza un codón hacia el extremo 3" del mRNA (Fig. 27-25). Este movi- miento desplaza el anticodón del dipeptidil-£RNA, que está unido todavía al segundo codón del mRNA, del sitio A al sitio P, y desplaza el tRNA desacilado del sitio P al sitio E, desde donde es liberado al citosol. El tercer codón del mRNA se en- cuentra ahora en el sitio A y el segundo codón en el sitio P. El movimiento del ribosoma a lo largo del mRNA requiere EF-G (también denominado translocasa) y la energía proporcionada por la hidrólisis de otra molécula de GTP. Un cambio en la con- Sitio'E Sitio A ERNAMetl desacilado | Dipeptidil- + GDP +P, Sitio A Aminoacil-'RNAg entrante Dirección del movimiento del ribosoma formación tridimensional global del ribosoma entero hace po- sible su movimiento a lo largo del mRNA. Puesto que la es- tructura del EF-G es semejante a la estructura del complejo EF-Tu-tRNA (Fig. 27-25b), el EF-G puede unirse al sitio A y posiblemente desplazar el peptidil-tRNA. Guanosina 5'-O-(3-tiotrifosfato) (GTPy85) as el —0—P—0—P '—O0—CH2 OH ón Es 3% o: FIGURA 27-25 Tercer paso de la elongación en las bacterias: trans- locación. (a) El ribosoma se traslada un codón hacia el extremo 3' del MRNA, utilizando la energía proporcionada por la hidrólisis del GTP unido a EF-G (translocasa). El dipeptidiltRNA se encuentra ahora en- teramente en el sitio P, dejando el sitio A libre para el aminoacil-tRNA entrante (el tercero). El IRNA descargado se disocia del sitio E y el ci- clo de elongación empieza de nuevo, (b) La estructura del EF-G es semejante a la estructura del EF-Tu unido al (RNA. Se muestra (iz- quierda) el EF-Tu unido al tRNA (verde) (PDB ID 1823) y (derecha) el EF-G unido al GDP (rojo) (PDP ID 1DAR). La parte carboxilo-terminal del EF-G (gris oscuro) es semejante a la estructura del lazo del antico- dón, tanto en forma como en distribución de carga, (b)