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SINTESIS PROTEICASINTESIS PROTEICAcódigo genético y traduccióncódigo genético y traducción

Código Genético

Características del Código Genético

Síntesis proteica

El mecanismo de la traducción

Antibióticos y traducción

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SINTESIS DE PROTEINASSINTESIS DE PROTEINAS

El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) está determinado por la secuencia (orden) de nucleótidos

El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) determina la función de la nueva proteína

Es necesario un código bilingüe para pasar la información de la secuencia de bases a aminoácidos (código genético)

La síntesis proteica ocurre de modo semejante en todas las células

Tres tipos de RNA desempeñan un papel cooperativo

mRNA transportador de la informaciónrRNA asociado a proteínas forma el

ribosomatRNA portadores de aminoácidos, lectores

del mensaje

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Reglas de síntesis de moléculas informativasReglas de síntesis de moléculas informativas

Acidos nucleicos y proteínas

Formados por un número limitado de subunidades

Las unidades son agregadas secuencialmente formando cadenas lineales

Cada cadena tiene un punto de inicio, avanza en una única dirección y tiene un punto de finalización

Los productos de la síntesis primaria son modificados previamente a cumplir su función

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Elementos fundamentales a resolver en la síntesis proteica

1. Pasaje de la información2. El mecanismo enzimático

Información

(ADN)

4 bases

Efector

(proteína)

20 Aminoácidos

Grupos de bases pueden simbolizar cada aminoácido

Intermediario

(ARN)

4 bases

El problema de la informaciónEl problema de la información

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Hay 4 bases en el ARN (U, C, A, G) y deben especificar 20 aminoácidos.

Cuantasbases = 1

Aa?

Un código simple implica sólo 4 Aas.

Un código en dobletesespecifica 4X4 =16 Aas.

Un código en tripletes especifica4 x 4 x 4 = 64 Aas.

1 Base? 2 Bases? 3 Bases? 4 Bases?...

4 < 20: No alcanza

16 < 20: No alcanza 64 > 20: Más que suficiente

1 2 3 4 1 2 3 4

5 6 7 8

9 10 11 12

13 14 15 16

1 2 3 4

5 6 7 8

9 10 11 12

13 14 15 etc...

U GC A U

G

C

A

U

G

C

A

U

G

C

A

U

G

C

A

U

G

C

A

U

G

C

A

U

G

C

A

U

C

A

U C A G

U C A G

U C A G

U C A G

U C A G

U C A G

U C A G

U C A

U

G

C

A

U

G

C

A

U

G

C

A

U

C

A

mRNAGC CA C CG AGA A AA AA A AA AU U U U U U U U UC CC CC CC C

CC C CGG G GG G

G

G

El problema del pasaje de información El problema del pasaje de información

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19681968

19601960--19641964Francis CrickFrancis CrickRobert HolleyRobert HolleyH. G. H. G. KhoranaKhorana, ,

Marshal Marshal NirenbergNirenberg..

CODIGO GENETICOCODIGO GENETICOUNIVERSALUNIVERSALEN TRIPLETESEN TRIPLETESNO SOLAPADONO SOLAPADOREDUNDANTEREDUNDANTENO AMBIGUONO AMBIGUODEGENERADODEGENERADO

El código genético El código genético

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Código GenéticoCódigo Genético

• En tripletes (codones)

• No solapado

• Sin puntuación

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El código genético no es solapado pero puede leerseen tres marcos diferentes de lectura

Sólo uno de estos marcos es el correcto para dar lugar a una proteína dada

Marcos de lecturaMarcos de lectura

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Universalidad y excepcionesUniversalidad y excepciones

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Ambigüedad y redundanciaAmbigüedad y redundancia

• No ambiguo (cada codón especifica sólo un aminoácido)

• Redundante (distintos codones para un aminoácido)

existen codones sinónimos

familias de codones:

XYPur

XYPyr

tRNA como adapatador

reconocimiento codón-anticodón

hipótesis del balanceo

Degenerado (codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón)

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tRNA como adapatador

reconocimiento codón-anticodón

hipótesis del balanceo

codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón

Reconocimiento Reconocimiento codóncodón--anticodónanticodón

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Apareamientos de baseno standard ocurren entrela tercera posición del codón y la primera del anticodón

El balanceoEl balanceo

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Cambios en una secuencia de ADN Cambios en una secuencia de ADN que codifica para una proteína... que codifica para una proteína...

......CCGCGTCAGACCGAAATTAACGCGCCGCGTCAGACCGAAATTAACGCG......

CCGCGUCAGACCGAAAUUAACGCGCCGCGUCAGACCGAAAUUAACGCG

P R Q T E I N AP R Q T E I N A

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Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 1. mutación silenciosa1. mutación silenciosa

......CCGCGTCAGACCGACCGCGTCAGACCGAGGATTAACGCGATTAACGCG......

CCGCGUCAGACCGACCGCGUCAGACCGAGGAUUAACGCGAUUAACGCG

P R Q T E I N AP R Q T E I N A

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......CCGCGTCAGACCGCCGCGTCAGACCGCCAATTAACGCGAATTAACGCG......

CCGCGUCAGACCGCCGCGUCAGACCGCCAAUUAACGCGAAUUAACGCG

P R Q T P R Q T AA I N AI N A

Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 2. cambio de sentido2. cambio de sentido

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......CCGCGTCAGACCCCGCGTCAGACCTTAAATTAACGCGAAATTAACGCG......

CCGCGUCAGACCCCGCGUCAGACCUUAAAUUAACGCGAAAUUAACGCG

P R Q T *P R Q T *

Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 3. sin sentido3. sin sentido

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Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 4. Inserción y corrimiento del marco de lectura4. Inserción y corrimiento del marco de lectura

......CCGCGTCAGACCGAACCGCGTCAGACCGAAAATTTTAAAACGCGAACGCG......

CCGCGUCAGACCGAACCGCGUCAGACCGAAAAUUUUAAAACGCGAACGCG

P R Q T E I P R Q T E I K RK R

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Tienen diferentes efectos: Tienen diferentes efectos: 5. 5. DelecciónDelección y corrimiento del marco de lecturay corrimiento del marco de lectura

......CCGCGTCAGACCGAACCGCGTCAGACCGAAAATTACGCGTTACGCG......

CCGCGUCAGACCGAACCGCGUCAGACCGAAAAUUACGCGUUACGCG

P R Q T E I P R Q T E I T RT R

AAA

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La traducción es un proceso de decodificación La traducción es un proceso de decodificación en dos pasos: en dos pasos: 1 Cargado de los 1 Cargado de los ARNtARNt

20

La traducción es un proceso de decodificación La traducción es un proceso de decodificación en dos pasos: en dos pasos: 2 Reconocimiento 2 Reconocimiento codóncodón--anticodónanticodón

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anticodón

El adaptador molecular : El adaptador molecular : el ARNtel ARNt

brazo aceptor

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• Cada ARNt es reconocido por una AMINOACIL-tRNA-SINTETASA específica

• Estas enzimas reconocen el Aacorrecto y el ARNt correcto

GLn-tRNAAminoacil-tRNA-sintetasa

(tipo I)

Requerimientos

20 aminoácidosaminoacyl-tRNA synthetasestRNAsATP, Mg 2+

Requerimientos

20 aminoácidosaminoacyl-tRNA synthetasestRNAsATP, Mg 2+

Cargado de los Cargado de los ARNtARNt

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Requerimientos

20 aminoácidosaminoacyl-tRNA syntetasastRNAsATP, Mg 2+

Requerimientos

20 aminoácidosaminoacyl-tRNA syntetasastRNAsATP, Mg 2+

Cargado de los Cargado de los ARNtARNt

Reacción en dos pasos:

1. La enzima une al Aaconsumiendo 1 ATP

2. La enzima une al ARNt y le transfiere el Aa

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Requerimientos: mRNAAa-tRNAribosomas

Actividad peptidil-transferasa

Salida del péptido recién sintetizado

Síntesis de proteínasSíntesis de proteínas

Ribosomas

Plataforma donde se realiza la síntesis proteica

Subunidad mayor: 3 ARNr y 49 proteínasSubunidad menor: 1 ARNr y 33 proteínas

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Composición del ribosomaComposición del ribosoma

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Estructura del ribosoma bacterianoEstructura del ribosoma bacteriano

Ribosoma de T.termophilus

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Iniciación Iniciación traduccionaltraduccionalprocariotasprocariotas

Reunir los elementos necesariosReconocer el sitio de inicio (AUG)Proveer sitios para que se inicie la elongación

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El primer aminoácidoEl primer aminoácido

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Iniciación Iniciación traduccionaltraduccionalprocariotasprocariotas

•Requerimientos

mRNAtRNA metcodón de iniciación2 subunidades ribosomalesFactores de iniciación (IF-1, IF-2, IF-3)GTP, Mg 2+

•Requerimientos

mRNAtRNA metcodón de iniciación2 subunidades ribosomalesFactores de iniciación (IF-1, IF-2, IF-3)GTP, Mg 2+

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Iniciación Iniciación traduccionaltraduccionaleucariotaeucariota

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ElongaciónElongaciónRequerimientos

Ribosoma completo (complejo de iniciacion)Aa-tRNAs especificados por cada codonFactores de elongacion (EF-Tu, EF-Ts, EF-G)Actividad peptidil-transferasa (23s)GTP, Mg 2+

Requerimientos

Ribosoma completo (complejo de iniciacion)Aa-tRNAs especificados por cada codonFactores de elongacion (EF-Tu, EF-Ts, EF-G)Actividad peptidil-transferasa (23s)GTP, Mg 2+

•Agregado secuencial de Aa por una actividad peptidil transferasa•Traslocación

Durante la elongación cada Aa-tRNA pasa por tres sitios en enl ribosoma

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La elongación eucariota es similar La elongación eucariota es similar a la bacterianaa la bacteriana

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Enlace peptídicoEnlace peptídico

• Reacción central de la síntesis proteica• La actividad peptidil-transferasa está en

el rRNA 23S • El centro catalítico es altamente

conservado• La traslocación ocurre luego de la

formación del enlace peptídico

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Requerimientos

codón de terminaciónfactores de liberación(RF 1 , RF 2 , RF 3 )ATP

Requerimientos

codón de terminaciónfactores de liberación(RF 1 , RF 2 , RF 3 )ATP

TerminaciónTerminación

• Proceso similar en procariotas y eucariotas

• Depende de factores quereconocen codónstop y de hidrólisis de peptidil-tRNA

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Acoplamiento TranscripciónAcoplamiento Transcripción--traducción en procariotastraducción en procariotas

La traducción en bacterias se iniciasobre transcriptos que aun no terminaron su síntesis. Estacoordinación entre ambos procesospermite una regulación más precisade la síntesis proteica bacteriana

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La traducción simultánea pormúltiples ribosomas y su rápidoreciclado incrementa la eficienciade la síntesis proteica.

PoliribosomasPoliribosomas

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Destino celular de las proteínasDestino celular de las proteínas

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• Mayoría son bacteriostáticos• Selectividad debida a diferencias

entre ribosomas procariotas y eucariotas

• Actúan a diferente nivel en la síntesis proteica

Inhibidores de la iniciación

Aminoglicósidos:estreptomicina, kanamicina, gentamicina, neomicina

Unión irreversible a rRNA16S, bloqueo en complejo 30S-mRNA-tRNA

Antibióticos y síntesis proteicaAntibióticos y síntesis proteica

InhibidoresInhibidores de la de la ElongaciónElongaciónTetraciclinas: tetraciclina, minociclina

Unión reversible a la subunidad 30S, inhibe la unión del Aa-tRNA

Cloramfenicol: Unión a subunidad 50s, inhibe la actividad peptiditransferasa.

Macrolidas: eritromicina, claritromicina

Inhibe la translocación.

AcidoFusídicoUnión a EF-G, inhibe la disociaciónEF-G/GDP

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El El PapelPapel de la de la hidrólisishidrólisis de GTP de GTP

• se hidrolizan 2GTPs por cada aminoácido incorporado

• La hidrólisis promueve cambios conformacionales esenciales

• Se gastan 4 enlaces fosfato de alta energía por aminoácidoincorporado:

CARGADO del ARNt-Aa con su aminoácido1ATP (2 enlaces) / Aa 2N

TRADUCCIONa. Iniciación 1GTP 1 b. Elongación 2 GTP / Aa 2(N-1) c. Terminación 1 GTP 1

____Gasto Total: 4 N *