Serie de codones en un segmento deARN. Cada codón se compone de tres nucleótidos que
codifican un aminoácidoespecífico.
El código genético tal cual se descubrió es
casi universal: los mismos codones determinan los mismo
aminoácidos en todos los organismos (eucariotas y procariotas). Sin embargo,
existen variaciones
del código genético circunscritas a mitocondrias y algunos protozoos.
Son 14 los codones que pueden acabar variando, pudiendose encontrar algunos
casos como las mitocondrias de levaduras en las que son 9 los codones
distintos. En procariotas, el codón UGA que en determinados contextos puede
determinar el aminoácido selenocisteína (Cys que en lugar de S
tiene Se). Este aminoácido se incorpora durante la traducción, no surge de
modificación postraduccional.
El código no parece haber sido
asignado al azar, sino siguiendo una lógica adaptativa para minimizar los
efectos de las mutaciones. Así, transiciones en la tercera base del codón no
alteran el aminoácido correspontiente, los codones con U en la segunda posición
corresponden a aminoácidos hidrófobos, y los que tienen A en la segunda
posición son hidrófilos.
La señal de inicio comúnmente
utilizada en la traducción es AUG.
De forma muy excepcional,
los procariotas pueden usar los codones GUG o UUG como inicios de
traducción, incorporando en cualquiera de los casos fMet. Así que todas las
proteínas comienzan por Met, aunque luego se puedan procesar
postraduccionalmente y perderla.
Las señales de parada son
las casi universales UAG (ámbar), UAA (ocre),
y UGA (ópalo). El que 3 de 64 codones sean de parada indicaría
que la síntesis de proteínas se detendría cada 21 aminoácidos (3/64 = 1/21).
Pero en la región estructural de los genes de proteínas la frecuencia de los
codones de parada es inferior a lo esperado para permitir unos marcos abiertos
de lectura muy extensos.
Como 3 señales de parada son más que suficientes, era
esperable que algunos protozoos y mitocondrias cambien algunos de estos codones
por significado para un aminoácido.
La frecuencia con la que se
usa un aminoácido un un marco abierto de lectura se correlaciona bastante bien
con la cantidad de codones que utiliza. Así, Trp y Met son los que sólo tienen
un codón y se usan poco, mientras que Leu y Ser que tienen 6 codones son muy
abundantes. La excepción es la Arg que es muy poco abundante a pesar de tener 4
codones. Se debe a que 4 de ellos empiezan por GC, doblete especialmente
infrecuente en las zonas codificantes del DNA.
7.2 EL PAPEL DEL ARN
EN LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS.
La biosíntesis de proteínas es el proceso anabólico mediante el cual se forman las proteínas. El proceso consta de dos etapas, la traducción del ARN mensajero, mediante el cual
los aminoácidos del polipéptido son ordenados de manera precisa a partir de la
información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN, y las
modificaciones postraducción que sufren lospolipéptidos así formados hasta alcanzar su estado funcional. Dado que la
traducción es la fase más importante la biosíntesis de proteínas a menudo se considera sinónimo de traducción.
ARN implicado en la sintesis de proteinas.
r
ibosoma 50S mostrando el ARNr (amarillo), las
proteínas (azul) y elcentro activo,
la adenina 2486 (rojo)
7.2.1 TIPOS DE ARN.
El ARN mensajero (ARNm) es el tipo de
ARN que lleva la información del ADN a los ribosomas, el lugar de la síntesis de proteínas. La secuencia de
nucleótidos del ARNm determina la secuencia de aminoácidos de la proteína. Por ello, el ARNm es
denominado ARN codificante.
No obstante, muchos ARN no codifican
proteínas, y reciben el nombre de ARN no codificantes; se originan a
partir de genes propios (genes ARN), o son los intrones rechazados durante el proceso de splicing.
El ARN mensajero (ARNm o RNAm) lleva la información sobre la secuencia de
aminoácidos de la proteína desde el ADN, lugar en que está inscrita, hasta el
ribosoma, lugar en que se sintetizan las proteínas de la célula. Es, por tanto,
una molécula intermediaria entre el ADN y la proteína y el apelativo de
"mensajero" es del todo descriptivo.
Los ARN de transferencia (ARNt) son
cortos polímeros de unos 80 nucleótidos que transfiere un aminoácido específico
al polipéptido en crecimiento; se unen a
lugares específicos del ribosoma durante la traducción. Tienen un sitio
específico para la fijación del aminoácido (extremo 3') y un anticodón formado
por un triplete de nucleótidos que se une alcodón complementario
del ARNm mediante puentes de hidrógeno.
El ARN ribosómico (ARNr o RNAr) se halla combinado con
proteínas para formar los ribosomas, donde representa unas 2/3 partes de los
mismos. En procariotas, la subunidad mayor del ribosoma contiene dos moléculas
de ARNr y la subunidad menor, una. En los eucariotas, la subunidad mayor
contiene tres moléculas de ARNr y la menor, una. En ambos casos, sobre el
armazón constituido por los ARNr se asocian proteínas específicas. El ARNr es
muy abundante y representa el 80% del ARN hallado en el citoplasma de
las células eucariotas. Los ARN ribosómicos son el componente catalítico
de los ribosomas; se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los
aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis de proteínas;
actúan, pues, como ribozimas.
ARN
reguladores
Muchos tipos de ARN regulan la expresión génica gracias a que son
complementarios de regiones específicas del ARNm o de genes del ADN. .
Los ARN interferentes (ARNi o iRNA)
son moléculas de ARN que suprimen la expresión de genes específicos mediante
mecanismos conocidos globalmente como ribointerferencia o
interferencia por ARN. Los ARN interferentes son moléculas pequeñas (de 20 a 25
nucléotidos) que se generan por fragmentación de precursores más largos. Se
pueden clasificar en tres grandes grupos:
§ Micro ARN.
Los micro ARN (miARN o RNAmi) son cadenas cortas de 21 ó 22 nucleótidos
hallados en células eucariotas que se generan a partir de precursores
específicos codificados en el genoma. Al transcribirse, se pliegan en
horquillas intramoleculares y luego se unen a enzimas formando un complejo
efector que puede bloquear la traducción del ARNm o acelerar su degradación
comenzando por la eliminación enzimática de la cola poli A.
§ ARN interferente pequeño. Los ARN interferentes pequeño (ARNip
o siARN),
formados por 20-25 nucleótidos, se producen con frecuencia por rotura de
ARN virales,
pero pueden ser también de origen endógeno.
Tras la transcripción se ensambla
en un complejo proteico denominado RISC (RNA-induced silencing complex)
que identifica el ARNm complementario que es cortado en dos mitades que son
degradadas por la maquinaria celular, bloquean así la expresión del gen.
§ ARN asociados a Piwi.34 Los
ARN asociados a Piwi son cadenas de 29-30 nucleótidos, propias de animales;
se generan a partir de precursores largos monocatenarios, en un proceso que es
independiente de Drosha y Dicer. Estos ARN pequeños
se asocian con una subfamilia de las proteínas "Argonauta" denominada
proteínas Piwi. Son activos las células de la línea germinal;
se cree que son un sistema defensivo contra los transposones y
que juegan algún papel en lagametogénesis.
Un ARN antisentido es la hebra complementaria (no
codificadora) de un hebra ARNm (codificadora). La mayoría inhiben genes, pero
unos pocos activan la transcripción.37 El
ARN antisentido se aparea con su ARNm complementario formando una molécula de
doble hebra que no puede traducirse y es degradada enzimáticamente.38 La
introducción de un transgen codificante para un ARNm
antisentido es una técnica usada para bloquear la expresión de un gen de
interés. Un mARN antisentido marcado radioactivamente puede usarse para mostrar
el nivel de transcripción de genes en varios tipos de células. Algunos tipos
estructurales antisentidos son experimentales, ya que se usan como terapia antisentido.
Muchos ARN largos no codificantes (ARNnc largo o long ncARN) regulan la
expresión génica en eucariotas; uno de ellos es el Xist que recubre uno de los dos cromosomas X en
las hembras de los mamíferos inactivándolo
(corpúsculo de Barr).
§ Riboswitch. Un riboswitch es una parte del ARNm
(ácido ribonucleico mensajero) al cual pueden unirse pequeñas moléculas que
afectan la actividad del gen.
Por
tanto, un ARNm que contenga un riboswitch está directamente implicado en la
regulación de su propia actividad que depende de la presencia o ausencia de la
molécula señalizadora. Tales riboswitchs se hallan en la región no traducida 5'
(5'-UTR), situada antes del codón de inicio (AUG), y/o en la región no
traducida 3' (3'-UTR), también llamada secuancia de arrastre,situada
entre el codón de terminación (UAG, UAA o UGA) y la cola poli A.
§ Ribozimas.
El ARN puede actuar como biocatalizador.
Ciertos ARN se asocian a proteínas formando ribonucleoproteínas y se ha comprobado que
es la subunidad de ARN la que lleva a cabo las reacciones catalíticas; estos
ARN realizan las reacciones in vitroen ausencia de proteína. Se
conocen cinco tipos de ribozimas; tres de ellos llevan a cabo reacciones de
automodificación, como eliminación de intrones o
autocorte, mientras que los otros (ribonucleasa P y ARN
ribosómico) actúan sobre substratos distintos.
Así,
la ribonucleasa P corta un ARN precursor en moléculas de ARNt,
mientras
que el ARN ribosómico realiza elenlace peptídico durante la síntesis proteica
ribosomal.
Los ARN pequeños nucleolares (ARNpno o snoRNA), hallados en el nucléolo y
en los cuerpos de Cajal, dirigen la modificación de
nucleótidos de otros ARN;
el
proceso consiste en transformar alguna de las cuatro bases nitrogenadas típicas
(A, C, U, G) en otras. Los ARNpno se asocian con enzimas y los guían
apareándose con secuencias específicas del ARN al que modificarán. Los ARNr y
los ARNt contienen muchos nucleótidos modificados ARN mitocondrial.
La mitocondrias tienen
su propio aparato de síntesis proteica, que incluye ARNr (en los ribosomas),
ARNt y ARNm. Los ARN mitocondriales (ARNmt o mtARN) representan el
4% del ARN celular total. Son transcritos por una ARN polimerasa mitocondrial
específica
RNA mensajero, y se encarga de llevar la información de los genes a
formar proteinas.
RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los
aminoácidos hasta el RNAm durante el proceso de traducción (síntesis de
proteinas).
RNA ribosomicos (RNAr) son componentes de los ribosomas, complejos
moleculares que actuan coordinando el ensamblaje de las proteinas. Los
ribosomas estan constituidos por varios tipos de RNAr y alrededor de 100
proteinas diferentes.
Además de los típicos y abundantes mRNA, rRNA y tRNA, cuya
función y definición es la misma que la de procariotas, los eucariotas poseen:
hnRNA: es el precursor del mRNA. Su tamaño es muy heterogéneo (de 0,2 a 30
kb, aunque la mayoría entre 5 y 8 kb) y la vida media muy breve. En cuanto se
sintetiza, se le unen proteínas, formando el hnRNP. Más del 70% del
hnRNA se degrada en el núcleo sin conseguir madurar correctamente.
pre-rRNA: es el precursor de los rRNA (el más abundante en las células) y se
localiza en el núcleo. La mitad del que se sintetiza se degrada en el núcleo
sin llegar a formar un rRNA maduro.
pre-tRNA: es el precursor de los tRNA.
snRNA: se trata de RNA nucleares pequeños y monocatenarios que miden de 50 a
300 nt. Tienen sus propios promotores. Uno de ellos (el snRNA 7SL) se ha
descubierto que se encuentra finalmente en el retículo endoplásmico para el
transporte de proteínas, por lo que se le denomina frecuentemente scRNA.
snoRNA: RNA nucleolares pequeños y monocatenarios que se obtienen por el
ayuste de los intrones, aunque algunos tienen sus propios promotores. Actúan
asociados a proteínas, formando las snoRNP. Éstas sirven para ayudar a
procesar el pre-rRNA 45S, guiar sus modificaciones covalentes (por ejemplo,
metilación de la ribosa en los rRNA o la formación de seudouridinas), y madurar
los tRNA. También se suele considerar que este tipo de RNA es el que hace de
plantilla para los telómeros.
Muchos de los snRNA y snoRNA se
están encontrando en lo que antes se denominaba DNA chatarra o basura (junk
DNA). Por ejemplo, el gen UHG de mamíferos que codifica los snoRNA U22 y
U25 a U31 en sus intrones, mientras que su mRNA maduro no codifica nada,
degradándose rápidamente en la célula.
miRNA: es el microRNA, pequeñas moléculas de RNA monocatenario que regulan
la transcripción de determinados mRNA mediante ribointerferencia, o se unen al
3'UTR de un mRNA y bloquean su traducción. Se transcriben a partir de su propio
promotor. Forman parte de este tipo de RNA los stRNA (small temporal
RNA) y su precursor, el shRNA (small hairpin RNA).
siRNA: son los RNA interferentes pequeños que se obtienen por la degradación
de dsRNA en fragmentos de 21 a 25 nt y que permiten degradar los mRNA
complementarios a ellos. Estos siRNA surgen del corte endonucleolítico de los
RNA aberrantes celulares.
7.2.2 ESTRUCTURA
RIBOSOMAL.
En células eucariotas, los ribosomas se
elaboran en el núcleo pero desempeñan su función de síntesis
en el citosol. Están formados
por ARN
ribosómico (ARNr) y
por proteínas. Estructuralmente, tienen dos subunidades. En las células, estas
macromoléculas aparecen en diferentes estados de disociación.
Cuando están completas, pueden estar aisladas o formando grupos (polisomas).
Las proteínas
sintetizadas por los ribosomas actúan principalmente en el citosol; también
pueden aparecer asociados al retículo endoplasmático rugoso o a la membrana
nuclear, y las proteínas que sintetizan son sobre todo para la
exportación.
Subunidad grande del ribosoma.
SUBUNIDAD PEQUEÑA
La organización básica y la función principal de los ribosomas está conservada (con pequeña variación en los detalles) en todos los organismos procariontes y eucariotas. El ribosoma es un gran complejo ribonucleoproteico constituido por dos subunidades. Cada subunidad está construida de RNA y proteínas.
La subunidad pequeña controla la lectura de la información genética almacenada en los genes y que ha sido transcrita en mRNA. La identidad del aminoácido que se añade a la cadena poli peptídica en crecimiento está controlada por esta subunidad al guiar y controlar la fidelidad de la interacción de decodificación codón-anti codón, el apareamiento complementario entre la secuencia nucleotídica del codón del mRNA y del anti codón del tRNA.
Por otra parte, la subunidad grande del ribosoma es la responsable de llevar a cabo las reacciones que conducen a la formación del enlace péptido (contiene la actividad peptidil-transferasa) entre cada uno de los aminoácidos que constituye una proteína y que son añadidos secuencial mente a una cadena poli peptídica en crecimiento en el ribosoma.
7.2.3 PROCARIÓTICO
Estructura
general del ribosoma procariota
En bacterias,
la subunidad 50S es aproximadamente dos veces la masa de la subunidad 30S, y en
ambas, aproximadamente 2/3 de su peso se debe al ARNr mientras que el resto del
peso es atribuible a la parte proteica del ribosoma. La subunidad 30S tiene una
forma más o menos trapezoidal cuando se tiene una vista frontal desde la zona
de interacción de subunidades (Figura 1.2) y es uniformemente estrecha cuando se
tiene una visión lateral. En la subunidad 30S se distinguen la cabeza y cuerpo.
Del cuerpo salen dos lóbulos hacia arriba, denominados “plataforma” y “espalda”.
A la hendidura que se forma entre la
plataforma y la cabeza se la conoce por ser el centro de decodificación.
La subunidad
50S tiene una forma aproximadamente hemisférica enfrentada a la subunidad 30S por
su lado liso. Desde la región de interacción entre subunidades se distinguen 3 protuberancias:
el tallo L7/L12 que se extiende a lo largo de su base, la protuberancia central
y el tallo L1. El tallo L7/L12, formado por las proteínas diméricas L7/L12, a
veces puede estar ausente en mapas de microscopía electrónica debido a su
elevada flexibilidad. La protuberancia central está formada, en su mayor parte,
por el ARNr 5S. Al contrario que el tallo L7/L12, el tallo L1 está siempre bien definido,
formado por la proteína ribosomal L1 y parte del ARNr En un ribosoma 70S, las dos subunidades se
enfrentan de tal manera que se crea un espacio de morfología complejo (Figura
1.3): el espacio entre subunidades, por donde irán circulando los ARNt durante
la traducción. El ensamblaje se mantiene mediante diversos puentes que se crean
entre subunidades. Existe un total de 12 puentes entre subunidades creados por
más de 30 interacciones individuales y la mayoría de ellos involucran contactos entre ARNr (Yusupov et al., 2001).
Sin embargo, los puentes que se crean entre subunidades no confieren al
ribosoma 70S una estructura totalmente rígida. La naturaleza dinámica del
proceso de traducción implica que el ribosoma sea una estructura flexible con
componentes móviles que posibiliten su función (Spirin, 1969).
Figura 1.3.
Ensamblaje de las subunidades ribosomales en un ribosoma 70S y sus diferentes
vistas; (A) vista frontal, (B) vista superior desde la subunidad 50S (coloreada
en azul), (C) vista inferior desde la subunidad 30S (coloreada en amarillo)
En una célula procariota suelen
existir entre 10.000 y 15.000 ribosomas, orgánulo portador de
la mayoría de las actividades enzimáticas implicadas en la biosíntesis.
Contienen el sitio A o aceptor o aminoacilo, donde entra el
aminoacil-tRNA. El sitio P, peptidil o donador, es donde está el
peptidil-tRNA. También está el sitio E o de eyección o salida que está
ocupado por el tRNA que ya no porta aminoácido. En la parte superior de la
subunidad mayor, cerca del enlace que une los tRNA con su péptido y su
aminoácido, está el sitio peptidiltransferasa. Recordemos que
tanto el sitio P como el A se forman correctamente cuando se unen ambas
subunidades. Sin embargo, el sitio E y el peptidil-transferasa tienen todos sus
componentes en la subunidad mayor.
7.2.4 EUCARIÓTICO
En eucariotas, los ribosomas tienen un coeficiente
de sedimentación de
80 S. Su peso molecular es de 4.194 Kd.
Contienen un 43% de ARNr y 57% de proteínas. Al igual que los procariotas se
dividen en dos subunidades de distinto tamaño:
§
Subunidad mayor: es 60 S. Tiene tres tipos de ARNr: 5 S, 28 S y
5,8 S y tiene 49 proteínas, todas ellas distintas a las de la subunidad
menor.
§
Subunidad menor: es 40 S. Tiene una sola molécula de ARNr 18 S y contiene 33
proteínas. Dependiendo de qué organismo eucariota sea, este ARNr 18 S puede
sufrir alteraciones.
ARN
mensajero. Contiene la información que ha transcrito del ADN la cual se lee por
tripletes, por secuencias de tres letras; a cada una de las cuales se le llama
codón. Para cada codón hay un ARNt, con su respectivo anticodón, de modo que en
la síntesis de proteínas cada aminoácido queda colocado de manera específica,
de acuerdo con el mensaje genético del ARNm (Velázquez, 2007).
En
los eucariontes, la síntesis de proteínas se lleva a cabo en tres etapas
distintas: iniciación, elongación o alargamiento y terminación.
La estructura eucariotas es
básicamente el mismo que el de procariotas, con las diferencias principales:
- El ribosoma y sus
subunidades son más grandes (40S + 60 S → 80S).
- Los rRNA son mayores y hay
más proteínas por subunidad ribosómica.
- La subunidad mayor contiene
los rRNA 28S y 5S, pero además una 5,8S adicional que no existe en los
procariotas.
- El ribosoma no tiene sitio
E.
7.3 ETAPAS DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN ORGANISMOS PROCARIÓTICOS.
Las enzimas que unen los
aminoácidos a sus tRNA son las aminoacíl-tRNA ligasas,
una para cada aminoácido en bacterias, que reconoce los diferentes tRNA que usa
el aminoácido. Las hay de dos tipos y su
papel es esencial para la fidelidad de la síntesis proteica.
La traducción de un mensaje del
mRNA puede dividirse en tres fases: iniciación, elongación y terminación, fases
en las que se necesitan factores
de traducción: factores de iniciación (IFs),
factores de elongación (EFs) y factores de liberación (RFs).
INICIO DE LA
TRADUCCIÓN
Se comienza con la subunidad
menor sola. IF-1 se une a la base del sitio A para forzar que el primer fMet-tRNA
entre en el sitio P.
IF-3 se le necesita para
estabilizar la subunidad 30S IF-2 sirve para depositar el
aminoacil-tRNA (fMet-tRNA en este caso) en el ribosoma.
Los 3 IF junto con el mRNA, el
fMet-tRNA y la subunidad 30S forman el complejo de iniciación}
El tRNA iniciador que reconoce el
AUG (en ocasiones GUG y raramente UUG) es especial ya que porta una
formil-Met, presenta modificaciones postranscripcionales específicas, sólo
puede usarse en iniciación, y es el único capaz de entrar en el sitio P (no el
A) sin la subunidad mayor del ribosoma.
|
ELONGACIÓN
El crecimiento de la cadena
polipeptídica en el ribosoma es un proceso cíclico que se repite tantas veces
como aminoácidos se incorporen. Cada ciclo consta de 4 pasos: ubicación
del nuevo aa-tRNA, verificación o corrección del aminoácido introducido,
formación del enlace peptídico y translocación. Los sitios E y A cooperan
negativamente puesto que nunca que encuentran ocupados a la vez.
-Ubicación
El tRNA aminoacilado se dirige al
sitio A con el factor de elongación EF-Tu (EF-1A), que al igual que
IF-2, lleva GTP. Cuando el aminoacil-tRNA se aloja en el sitio A, el GTP se
hidroliza y se libera EF-Tu/GDP.
-Corrección
Para dejar el aa-tRNA en su
sitio, EF-Tu tiene que hidrolizar el GTP. Esto es un proceso relativamente
lento, que da tiempo a verificar el apareamiento codón-anticodón. Si el
apareamiento codón-anticodón es incorrecto, el aminoacil-tRNA se rechaza y
queda de nuevo libre el sitio A para aceptar el aminoacil-tRNA correcto.
-Transpeptidación
La cadena polipeptídica
enganchada al tRNA del sitio P se transfiere sobre el aminoácido transportado
por el tRNA del sitio A. Esta transferencia la cataliza el sitio peptidil
transferasa de la subunidad 50S. Concretamente, el rRNA 23S alojado en este
sitio catalítico es quien realiza la función catalítica fundamental, actuando
como ribozima.
El sitio peptidil transferasa también
impide que la cadena naciente se hidrolice del tRNA al que va unida, evitando
la terminación prematura. Lo consigue evitando la entrada de moléculas de agua
al centro activo peptidil transferasa, esencialmente mediante un entorno
hidrófobo.
-Translocación
(traslado)
El tRNA descargado del sitio P se
transfiere al E y el tRNA que tiene el péptido en el sitio A pasa al P. El
desplazamiento hace que el ribosoma avance 3 nt por el mRNA.
Tras la translocación, la
cooperación negativa entre E y A hace que no pueda entrar otro aa-tRNA nuevo en
A hasta que el que hay en E no ha salido. En este momento se ha completado el
ciclo, con la diferencia de que ahora la cadena polipeptídica ha crecido en un
residuo y el ribosoma está desplazado 3 nt en el mRNA.
TERMINACION
Determina la conclusión
de la síntesis de la proteína cuando el sitio A del ribosoma es abordado por el
codón de terminación del ARNm (UUA, UGA o UAG, indistintamente). Ello deja
al sitio A sin el esperado aminoacil-ARNtAA, aunque pronto es
ocupado por un factor de terminación
llamado eRF (eucaryotic releasing factor), que sabe reconocer a los tres
codones de terminación.
En síntesis la terminación de la cadena polipeptídica
está señalada por el ARNm mediante un codón que no especifica la incorporación
de ningún aminoácido . Ese codón de terminación puede ser UUA, UGA o UAG, y
sobre él no se une ningún ARNt. En cambio, es reconocido por dos proteínas llamadas
factores de liberación (eRF). Cuando esto sucede, la proteína terminada se
libera del último ARNt, que también se separa del ARNm. Por último también se
disocian las subunidades ribosómicas. Todos
estos elementos pueden ser reutilizados en una nueva síntesis.
7.4 ETAPAS DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN ORGANISMOS EUCARIÓTICOS.
El mecanismo de eucariotas es
básicamente el mismo que el de procariotas, con la mayor parte de las
diferencias acumuladas en la iniciación. Las principales son:
- El ribosoma y sus
subunidades son más grandes (40S + 60 S → 80S).
- Los rRNA son mayores y hay
más proteínas por subunidad ribosómica.
- La subunidad mayor contiene
los rRNA 28S y 5S, pero además una 5,8S adicional que no existe en los
procariotas.
- El ribosoma no tiene sitio
E.
- El mRNA es diferente y sus
elementos distintivos son importantes.
- Durante el viaje al
citoplasma, el mRNA puede adquirir una estructura secundaria que el
ribosoma tiene que eliminar antes de traducirlo.
- El codón de iniciación es
siempre AUG y no hay secuencias Shine-Dalgarno.
- La Met iniciadora no está
formilada.
- El mRNA tiene que
prepararse para interaccionar con el ribosoma.
- Los factores de traducción
son distintos (aunque muchos tienen funciones análogas) y se nombran
comenzando por «e».
Inicio en los eucariotas
eIF-6
estabiliza la subunidad 60S del ribosoma. eIF-3, eIF-1 y eIF-1A
se unen a la subunidad menor. Junto con el aa-tRNA unido a eIF-2, van a
formar el complejo 43S. Como en procariotas, los aa-tRNA
llegan acompañados de un factor (eIF-2) que se reciclará mediante el factor eIF-2B.
Gracias a eIF-5B, el Met-tRNAi se coloca correctamente.
El mRNA es reconocido por eIF-4F
a través de la caperuza. El complejo 43S se une al mRNA/eIF-4F y comienza a
rastrear el mRNA desde su extremo 5’ en busca del AUG iniciador (normalmente el
primero). Este rastreo es necesario para deshacer las estructuras secundarias
que se han producido en el traslado del mRNA desde el núcleo hasta el
citoplasma.
Una vez que lo encuentra se forma el complejo de iniciación
48S. eIF-1 y eIF-1A estabilizan este complejo además de
catalizar su disociación si este complejo fuera artefactual.
eIF-4G
sirve de punto de anclaje de formación de todos los factores que componen
eIF-4F, además de interaccionar con eIF-3 y PABP. eIF-4E reconoce la
caperuza. eIF-4A tiene la misión es relajar los 15 primeros nucleótidos
del mRNA, así como ayudar en la migración del ribosoma para buscar el AUG
iniciador.
En la migración le asiste eIF-4B. eIF-3 podría ser una
especie de pinza que, mediante interacciones con eIF-1 y complementariedad con
los rRNA, estabiliza el complejo 48S e interacciona con eIF-4G.
El mRNA no está unido linealmente
al ribosoma, sino formando una estructura circular por la interacción de PABP
con eIF-4G. Esta estructura permite una reiniciación de la traducción del mRNA
muy eficiente, incluso reciclando el mismo ribosoma. De hecho, la eficiencia de
la traducción está estrechamente ligada a la longitud del poli-A.
eIF-5 activa la actividad GTPasa
de eIF-2 para indicar que el rastreo del AUG ha concluido y liberar todos los
factores.
Cuando la subunidad mayor se une,
se libera eIF-6 y se forma el complejo de iniciación 80S,
con el Met-tRNAi en el sitio P. El Met-tRNAi, como en procariotas, no se usará
luego en la elongación.
El Met-tRNAi que ha entrado con
eIF-2, como en procariotas, no se usará luego en la elongación a pesar de
llevar una Met sin formilar. El GTP unido a eIF-2 se hidroliza por la
intervención de eIF-5, y es la señal que indica que se ha encontrado el
AUG iniciador, provocando la liberación de todos los factores, incluido los
propios eIF-2 y eIF-5. El factor eIF2 se reciclará mediante el factor eIF-2B
con consumo de ATP y es un punto de regulación estrecha.
La subunidad mayor 50S unida a eIF-6 —que sirve
para mantenerla separada de la subunidad 30S— se asocia a la menor, se
desprende eIF-6 y se forma el complejo de iniciación 80S, con el
Met-tRNAi en el sitio p.
Elongación en los
eucariotas
Los factores de elongación que intervienen en eucariotas son
análogos a los procariotas:
·
eEF-1α que es una proteína G, análogo a EF-Tu
(EF-1A) [el que aporta los aminoacil-tRNA al ribosoma]. Reconoce cualquier tRNA
menos el iniciador. Como no tiene afinidad por el ribosoma, se desprende de él
cuando el aa-tRNA se fija al ribosoma con hidrólisis de GTP.
·
eEF-1βγ que es análogo a EF-Ts (EF-1B) [su
función es reciclar y regenerar el eEF-1α],
·
eEF-2 es otra proteína G análoga a EF-G (EF-2)
que interviene en la translocación del ribosoma.
Terminación
en los eucariotas
eRF1 (con estructura que recuerda al tRNA) se une al ribosoma en el sitio A
cuando aparece cualquier codón de terminación, alterando las propiedades
hidrofóbicas del sitio peptidil-transferasa. También tiene el motivo GGQ
que altera la actividad del sitio peptidil-transferasa para que ahora sea el
agua quien actúe como agente nucleofílico. El tRNA está en el sitio P del
ribosoma y el eRF1 en el sitio A. Para disociar este complejo y regerenar el
ribosoma útil, entra en funcionamiento el factor eRF3 —otra
proteína G que se parece a eEF-1α— que ha estado en todo momento físicamente
asociado a eRF1 (por eso antes se creía que sólo había un factor, el eRF). eRF3
lleva una molécula de GTP que se hidroliza para permitir esta liberación. 
