¡Descarga Traslación de proteínas: estructura y funcionamiento de tRNAs - Prof. Borrego y más Apuntes en PDF de Genética solo en Docsity!
lOMoARcPSD|
TEMA 1.4. LA TRADUCCIÓ
La traducció es la síntesi de proteïnes (aminoàcids) a partir de nucleòtids (mRNA). Les proteïnes són essencials per la vida i estan formades per aminoàcids (AA) que diferents entre ells per la cadena lateral i estan units mitjançant un enllaç polipeptídic. Una proteïna estarà formada per una cadena polipeptídica que presenta: Extrem^ amino^ (Nt^ ):^ correspon^ al^ primer^ AA^ de^ la^ cadena^ i^ a^ l’extrem^ 5’^ del^ mRNA. Extrem^ carboxil^ (Ct^ ):^ correspon^ a^ l’últim^ AA^ de^ la^ cadena^ i^ a^ l’extrem^ 3’^ del^ mRNA. Les proteïnes presenten diferent estructura: Estructura primària : correspon a la cadena polipeptídica. Estructura secundària i terciària : replegament de lla cadena per tal d’obtenir proteïnes funcionals (majoritàriament). Aquest plegament està determinat per l’estructura primària. Estructura quaternària : formada per la unitat de més d’una cadena polipeptídica, cada una de les quals estarà formada independentment de les altres. RNA DE TRANSFERÈNCIA (tRNA): Crick (1958), creia que havia d’existir un adaptador que transportés els AA i reconegués els codons, de tal manera que hi haguessin 20 adaptadors diferents, un per a cada AA. Més tard es va veure que aquest adaptador existia i que era el tRNA , tot i que en trobem més de 20 ja que el codi genètic és degenerat. Cal tenir amb compte que la tercera base del codó pot ser llegida per anticodons diferents, per això no cal que hi hagi tants tRNA com codons hi ha, ja que un mateix anticodó es capaç de reconèixer codons diferents. Són necessaris un total de 31 – 32 tRNA. El tRNA presenta una forma de trèvol que es replega sobre ella mateixa donant lloc a una estructura en forma de L invertida i està format per quatre tiges de doble cadena amb enllaços intermoleculars G – U i tres tirabuixons de cadena senzilla. El loop central és molt important ja que porta l’anticodó.
APARELLAMENTS:
G – C, U
U – A, G
I – A, U, C
(I: inosina, base modificada que trobem sempre en el tRNA)
Trobem diverses regions, loop de l’anticodó i el braç acceptor , que son claus en el reconeixement, ja que són reconegudes per l’aminoacil tRNA sintetasa i determinen quin AA concret s’ha de carregar. En alguns casos la regió del braç acceptor és més important que la regió de l’anticodó alhora de determinar l’AA, ja que un canvi en un parell de bases en la braç acceptor poden fer que l’AA carregat sigui un altre, direm que és discriminador. L’aminoacil tRNA sintetasa presenta dos llocs; un per l’AA i l’altre per nucleòtids. Aquets aparellaments que tenen lloc en l’enzim constitueixen el 2n codi genètic, que està format pels determinants i discriminadors i pràcticament de major importància que el 1r codi genètic en el procés de traducció. Que passa quan l’aminoacil tRNA sintetasa s’equivoca? Aquest enzim també presenta la capacitat de comprovar si ha donat lloc a un aparellament correcte o no, i de correcció si és el cas. Presenta una taxa d’error de 1:1000 tRNA carregats. En cas de no corregir l’error, aquest tRNA anirà a la síntesi de proteïnes donant lloc a un AA incorrecte en la cadena polipeptídica. A partir d’aquest punt no trobem cap altre mecanisme de correcció respecte quin AA ha d’anar carregat en cada tRNA. ELS RIBOSOMES (rRNA): Els mRNA i tRNA es troben gràcies als ribosomes que són molècules molt grans amb una estructura complexa amb enllaços intermoleculars, formades per rRNA (2/3) i proteïnes (1/3). Estan formades per dues subunitats que es caracteritzen per la velocitat de sedimentació de Svedberg. Els ribosomes permeten la síntesi de la cadena polipeptídica. Presenten les següents parts: Subunitat petita: lloc de reconeixement del mRNA. Pont entre subunitats. Tres regions: o Lloc A: Entra un aminoacil-tRNA per complementarietat de bases. o Lloc P: Es troba a 5’ upstream del lloc A i hi trobem el tRNA amb cadena polipeptídica. En la subunitat gran hi ha un canal per on surt la cadena que es va formant. o Lloc E : Es troba a 5’ upstream dels llocs A i P. És el lloc de sortida on trobem els tRNA sense AA, és a dir, no carregat. Centre de descodificació (sub. petita): S’assegura que l’aparellament entre tRNA i mRNA sigui correcte, només deixa entrar el tRNA que porti un anticodó complementari al codó que ocupa el lloc A. Centre de la peptidil transferasa (sub. gran): Fa l’enllaç peptídic entre l’AA que entra i la cadena polipeptídica en creixement.
****** En mamífers s’ha trobat una seqüència consens en 5’ (no imprescindible) anomenada seqüència kozak i formada per ACCAUGG i s’ha vist que quan és present la traducció és molt més eficient. ** La cua de poli A en l’extrem 3’ dels mRNA també fan que la seva traducció sigui més efectiva, ja que interacciona amb el eIF4 a través de la proteïna PABP (proteïna d’unió a la cua de poli A). S’estableix un pont proteic de manera que el mRNA queda circularitzat, fet que permet reciclar ràpidament els ribosomes, ja que en acabar-se la síntesi la subunitat petita es torna a unir molt ràpidament al mRNA i es pot tornar a iniciar la síntesi. Elongació: Procariotes: tenim el lloc P ocupat per un sol aminoacil-tRNA, metre que el lloc A està buit. El factor d’elongació EF – Tu s’uneix a l’aminoàcid i al tRNA i es forma el complex ternari. Qui controla que la complementarietat de bases sigui correcta és el centre descodificador de la subunitat petita. Seguidament el ribosoma canvia la seva conformació i expulsa EF – Tu. Els dos AA del lloc P i del lloc A s’enllacen per un enllaç peptídic (format pel centre peptidil transferasa). Entrarà EF – G , que empeny el peptidil- tRNA cap al lloc P i el tRNA inicial acabarà al lloc E. EF – G quan ha fet la seva funció marxa i deixa el lloc A lliure, de manera que mai es troben els tres llocs ocupats. El moviment que té lloc entre les diferents llocs del ribosoma s’anomena **translocació. **** No es mou el ribosoma, es mou mRNA. Eucariotes: es dóna exactament de la mateixa manera que en procariotes. Nomes canvia la nomenclatura dels factors proteics d’elongació: EF – Tu (procariotes) eEF – Tu (eucariotes). EF – G (procariotes) eEF – G (eucariotes).
Terminació: Procariotes: Els codons STOP (UAA, UAG, UGA), que no tenen cap aminoàcid complementari, quan es troben en el lloc A del ribosoma són reconeguts per factors de terminació, de forma específica: RF1: reconeix UAA, UAG RF2: reconeix UAA i UGA RF3: assisteix RF1 i RF2. Els factors de terminació són proteïnes. Quan es reconeixen els codons stop, s’atura el centre peptidil-transferasa, entra una molècula d’aigua i s’allibera la cadena polipeptídica de l’últim tRNA, provocant la dissociació de les subunitats del ribosoma. Eucariotes: El procés és molt semblant. En aquest cas participa el factor de terminació eRF que entra en el lloc A del ribosoma i reconeix qualsevol dels tres codons STOP. MECANISMES DE CONTROL DEPENENTS DE TRADUCCIÓ: Són mecanismes que regulen que el mRNA que es tradueix sigui correcte mitjançant l’acció d’altres RNA o proteïnes, però per tal que actuïn cal que la traducció tingui lloc. En procariotes: Presenten mRNA monocatenari, que pot trencar-se molt fàcilment, perdent així el factor de terminació. Per tal de solucionar-ho té lloc un mecanisme que porta a terme una quimera de tmRNA ( per exemple : Ssra). El tmRNA detecta que hi ha un mRNA bloquejat en el ribosoma que no presenta codó STOP. La quimera de tmRNA, que esta carregat amb una alanina, pot ocupar el lloc A del ribosoma, només en aquesta situació, de manera que portarà a terme la síntesi d’uns 10 AA de més amb un codó STOP al final. El contingut d’AA que introdueix el tmRNA actua com a pèptid senyal , és a dir, permet que la proteïna resultat sigui reconeguda i degradada per la cèl·lula. Aquesta degradació és necessària, ja que la proteïna resultat és anòmala i pot tenir conseqüències negatives per la cèl·lula.
-Anys enrere es va demostrar que el codi genètic realment és solapat. Es va realitzat mitjançant anàlisis a diferents proteïnes alterades per una mutació que van demostrar que només canviava un únic aa en una regió de la proteïna. Aquest resultat va determinar que el codi genètic era solapat.
- Número de lletres en el codó -No podia ser només d’una lletra ja que només hi ha 4 bases. -Tampoc de 2 lletres, perquè només hi haurien 16 codons i hi ha 20 aa. -Finalment, es va deduir que havia de ser de 3 nucleòtids. Això, també és una evidència de que el codi genètic és degenerat ja que més d’un codó codifica per a un sol aa. -Se sap que el codi genètic es llegeix des de un punt de partida i de manera seqüencial. Se sap, ja que una simple mutació de desplaçament del marc de lectura en qualsevol lloc de la seqüència codificadora, altera ‘0alineament del codó per a la resta de la seqüència.
- Universal -És idèntic per a tots els éssers vius. Tot i això, s’ha vist que no tots els DNA segueixen les mateixes pautes de lectura. Actualment, s’està estudiant la diferència entre DNA nuclear i DNA mitocondrial.
- El codi genètic està “dissenyat” per a minimitzar les mutacions -Les mutacions que poden donar-se més probablement tenen menys possibilitat de fer mal i de desencadenar una mutació greu per a l’organisme. -Per tant, les mutacions es minimitzen gràcies a: Quan hi ha un canvi de la primera base, els candi d’aa és per un de similar. Si el canvi es produeix en una segona posició les transicions provoquen canvis menys dràstics.
A la tercera posició si fos una transició molt poques vegades provoquen canvi d’aa. En canvi, si es tracta d’una translació es produirà un canvi el 50% de les vegades. Si a les dues primeres posicions hi ha G i C el canvi de base de la tercera posició no afectarà si canvia. Si les dos primeres bases són A i U, la base de la tercera posició és important i un canvi sí que podria afectar greument. -Per altra banda, se sap que no hi ha tants anticodons (tRNA) com codons, és a dir, de codons n’hi ha 61 i en canvi d’anticodons tan sols una trentena. Per tant, succeeix el fenomen del balanceig (la posició 3’ del anticodó accepta aparellaments incorrectes). Consisteix en una situació con la tercera lletra del nucleòtid del anticodó pot formar dos alineaments. És a dir, formen pots d’hidrògen. Tot i això, el tercer nucleòtid pot formar també pot d’hidrògen però, més dèbil. Els nucleòtids que poden formar això, no són tots sinó només: Extrem 5’ de l’anticodó Extrem 3’ del codó G C o U C Només G A Només U U A o G I U, C o A
