Módulo 6: ACIDOS NUCLEICOS Y SINTESIS DE PROTEINAS
ACIDOS NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos son macromoléculas cuyos monómeros son los nucleótidos, fundamentales para el funcionamiento celular por su papel en el almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética. En las células se encuentran dos variedades de ácidos nucleicos: el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN y el ARN difieren tanto químicamente como funcionalmente. El ADN forma genes, el material hereditario de las células, y contiene instrucciones para la producción de todas las proteínas que el organismo necesita.
El ARN está asociado a la transmisión de la información genética desde el núcleo hacia el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de proteínas, proceso al cual está estrechamente relacionado. Hay tres tipos de ARN que actúan en el proceso de síntesis de proteínas: ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosómico (ARNr).
Al igual que las proteínas, los ácidos nucleicos son moléculas grandes y complejas. Fueron aisladas por primera vez por Miescher en 1870, a partir del núcleo de las células del pus; su nombre se origina del hecho de que la primera vez que se identificaron se observó que eran ácidos, además de que fueron identificados en el núcleo celular.
Nucleótidos: subunidades de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son biopolímeros, pero a diferencia de los polisacáridos como el almidón o el glucógeno, en los que el monómero es una molécula simple (la - o la -glucosa, respectivamente), los monómeros de los ácidos nucleicos son los nucleótidos, unidades moleculares que constan de: 1) un azúcar de cinco carbonos, ya sea desoxirribosa en el caso del ADN o ribosa en el caso del ARN; 2) un grupo fosfato y, 3) una base nitrogenada, ya sea una purina de doble anillo o una pirimidina de anillo simple.
Como se dijo, los nucleótidos están conformados por un azúcar de 5 carbonos (ribosa en el caso del ARN y desoxiribosa en el del ADN), por un grupo fosfato y una base nitrogenada. El grupo fosfato se une al carbono 5‟ del azúcar a través de un enlace fosfodiéster. La base nitrogenada se une al carbono 1‟ del monosacárido. Los nucleótidos contienen dos tipos de base nitrogenadas: purinas y pirimidinas.
(T), junto con el azúcar desoxirribosa y el fosfato. El ARN contiene las mismas bases púricas (A y G), pero el Uracilo (U) reemplaza a la timina y la ribosa a la desoxirribosa.
La unión del azúcar con la base nitrogenada es lo que se denomina nucleósido, por lo tanto un nucleótido es un nucleosido monofosfato.
Las moléculas de los ácidos nucleicos están formadas por cadenas de nucleótidos, cada uno de ellos unido al siguiente por enlaces covalentes entre la molécula de azúcar de una cadena (el carbono 3´de la ribosa o de la desoxirribosa) y la molécula de fosfato de la otra cadena, que a su vez está unido al carbono 5´de la pentosa. Estos enlaces son Ilamados uniones o puentes fosfodiéster, porque el fosfato está unido por una unión éster fosfato al azúcar del nucleótido y por otra unión equivalente al azúcar del nucleótido que lo precede. Un polinucleótido determinado presenta siempre un extremo con un grupo hidroxilo 5‟ libre y el extremo opuesto de la cadena con un grupo hidroxilo 3‟. Por convención las secuencias de nucleótidos se escriben siempre del extremo 5‟ al 3‟.
Las moléculas de ADN son considerablemente más grandes que las de ARN. Uno de los avances biológicos más importantes del siglo XX fue el realizado por Watson y Crick, que demostraron que el ADN estaba formado por una hélice de doble cadena. La doble hélice consta de dos cadenas complementarias de ADN enrrolladas alrededor de un eje común, formando una hélice dextrógira. Las dos cadenas se orientan en sentido opuestos a lo largo de la hélice, una en sentido 5‟-3‟ y la otra en el sentido 3‟-5‟. El esqueleto de la doble hélice lo forman los azúcares (compuestos polares) y los grupos fosfatos (cargados negativamente), los cuales quedan en contacto con el medio acuoso y por sus características químicas pueden interaccionar con el H2O. Por el
contrario, las bases nitrogenadas, que son compuestos aromáticos con menos afinidad por el H2O, quedan
dispuestos en el interior de la doble hélice. Las dos cadenas se enfrentan por las bases, que se mantienen unidas por la existencia de puentes de hidrógeno, pero la complementariedad proviene de que siempre una base púrica (de mayor dimensión) se enfrenta
con una base pirimídica (más pequeña) y que el acoplamiento siempre enfrenta a A con T y a G con C. La interacción entre las bases nitrogenadas, que mantiene unidas a las dos hebras, es a través de dos puentes hidrógenos entre A y T y a través de tres puentes hidrógeno entre C y G. Este hecho es fundamental para permitir la duplicación (“replicación”) del ADN, ya que cada una de las cadenas sirve de molde para que se produzca la cadena complementaria respectiva.
proteínas básicas (las histonas), que aparentemente juegan un rol protector y que en conjunto con el ADN constituyen la cromatina nuclear. El ADN (y las histonas asociadas) se dispone en forma helicoidal y parcialmente enrollada mientras la célula está en actividad normal, pero sufre una gran condensación (superenrrollamiento) en el momento de la división celular, dando lugar a los cromosomas. En realidad no existen diferencias estructurales entre la cromatina nuclear y los cromosomas, sino que se trata de distintos grados de condensación de la molécula de ADN. Si bien el término cromatina se sigue utilizando (proviene de la época de las primeras observaciones microscópicas de núcleos coloreados: cromatos = color), la tendencia moderna es llamar cromosoma al ADN nuclear, independientemente del grado de condensación que exhiba.
La diferencia esencial entre ADN y ARN, además del reemplazo de la desoxirribosa por la ribosa y de T por U, es que el ARN está constituido por una cadena única y que sus dimensiones son considerablemente más reducidas que las del ADN. A pesar, de estar constituido por una sola cadena puede adoptar estructuras secundarias. Estas estructuras se forman entre regiones complementarias de la misma cadena y se estabilizan por puentes
hidrógeno siguiendo la misma lógica que en el caso del ADN (C con G y A con U).
Dentro de los plegamientos de moléculas de ARN, el mejor caracterizado es el caso de los ARNt. Todos los ARNt tienen una estructura secundaria común, que consta de cuatro regiones de apareamiento complementarios y una quinta variable. Esto genera lo que se conoce como estructura secundaria en forma de trébol. Otra particularidad de los ARNt es la presencia de nucleótidos modificados químicamente.
Los tres tipos principales de ARN (mensajero, de transferencia y ribosómico) están asociados con el proceso de síntesis de proteínas, que tiene lugar en los ribosomas, estructuras que contienen ARN y proteínas y que constituyen el lugar físico en el que se desarrolla la síntesis de las moléculas proteicas. El ARNm contiene generalmente la información de la secuencia de aminoácidos de una única proteína y
obtiene dicha información por el proceso de transcripción, a través del cual una enzima específica (ARN polimerasa) copia la información contenida en un sector (un gen) de una de las dos cadenas del ADN. Este proceso ocurre naturalmente en el núcleo, pero el ARNm pasa al citoplasma a través de los poros nucleares y se encuentra con los ribosomas. La secuencia de bases del ARNm (que como se dijo es complementaria de la secuencia de bases de un sector de ADN) contiene la información sobre la posición que deben ocupar los aminoácidos en la proteína. Esta codificación recibe el nombre de código genético.
Por su parte distintos ARNt son los encargados de reconocer a cada uno de los aminoácidos y ubicarlos en el lugar señalado por el código genético en un proceso conocido como traducción (estos temas se desarrollarán con mayor amplitud mas adelante).
Otros nucleótidos importantes
Además de su importancia como subunidades de los ácidos nucleicos, los nucleótidos intervienen en otras importantes funciones celulares. El trifosfato de adenosina (ATP), compuesto de adenina, ribosa y tres fosfatos tiene una importancia destacada como fuente de energía para las células. Los dos fosfatos terminales se unen al nucleótido mediante enlaces "ricos en energía", que se señalan por el símbolo P. Estos enlaces reciben tal nombre porque liberan una gran cantidad de energía cuando se someten a hidrólisis. La energía química que se libera es biológicamente utilizable y puede transferirse a otras moléculas. La mayor parte de la energía química de las células se almacenan en enlaces de fosfato (ATP) ricos en energía, lista para liberarse cuando el grupo fosfato se transfiere a otra molécula.
Un nucleótido puede convertirse en una forma cíclica por medio de enzimas Ilamadas ciclasas. De esta manera la adenilatociclasa convierte al ATP en adenosín monofosfato cíclico (AMP cíclico). Los nucleótidos cíclicos juegan un papel importante en la mediación de los efectos hormonales y en la regulación de varios aspectos de la función celular.
Las células contienen varios dinucleótidos de importancia especial en los procesos metabólicos. Por ejemplo, el dinucleótido de adenina y nicotinamida (NAD) y el dinucleótido de adenina y flavina (FAD) son muy importantes como receptores y donores de hidrógeno y electrones en funciones biológicas de oxidación y reducción en las células.
ARN ADN
Bases Nucleósidos Nucleótidos Desoxinucleósidos Desoxinucleótidos Purinas
Adenina (A) Adenosina Adenosín monofosfato (AMP) Desoxiadenosina Desoxiadenosín monofosfato (dAMP) Guanina (G) Guanosina Guanosín monofosfato (GMP) Desoxiguanosina Desoxiguanosín monofosfato (dGMP) Pirimidinas
Citosina (C Citidina Citidín monofosfato (CMP) Desoxicitidina Desoxicitidín monofosfato (dCMP) Uracilo (U) Uridina Uridín monofosfato (UMP)
Timina (T) Desoxitimina Desoxitimidín monofosfato (dTMP)
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Las proteínas son los productos finales de la mayoría de las rutas informativas. Una célula necesita miles de proteínas diferentes en cualquier instante. Estas proteínas deben sintetizarse en respuesta a las necesidades celulares del momento, ser transportadas a la localización celular adecuada y degradarse cuando ya ha pasado la necesidad de su presencia.
proteínas se fabrican a velocidades vertiginosas. Una cadena polipeptídica completa de 100 residuos se sintetiza en una célula de Escherichia coli a 37ºC en aproximadamente 5 segundos.
SÍNTESIS PROTEICA Y CÓDIGO GENÉTICO
Tres descubrimientos importantes en la década del „50 prepararon el escenario para el conocimiento que actualmente se posee del proceso de síntesis de proteínas. El primero fue tratar de responder a la pregunta ¿en qué lugar se sintetizan las proteínas? Experiencias con aminoácidos radioactivos determinaron que se realizaba en una fracción celular de naturaleza ribonucleoproteica, los
ribosomas. El segundo descubrimiento trascendente fue el descubrir que los aminoácidos eran activados en presencia de ATP antes de incorporarse al polipéptido que estaba por sintetizarse, uniéndose a una forma de ARN termoestable, el ARNt (ácido ribonucleico de transferencia), formando el complejo
aminoacil-ARNt, proceso llevado a cabo por enzimas específicas denominadas aminoacil-ARNt-sintetasas. El tercer descubrimiento importante tuvo lugar cuando Francis Crick se preguntó de qué modo se traduce el código de cuatro letras representado por las cuatro bases. La respuesta se obtuvo al comprobar que el ARNt traduce la secuencia nucleotídica de un ARNm a la secuencia de aminoácidos de un polipéptido. El proceso global de síntesis de proteínas guiada por el ARNm es conocido como
traducción.
Dado que existen tan sólo cuatro bases diferentes en el ARNm (A, U, C y G), es obvio que hace falta una combinación de ellas para poder expresar a los veinte diferentes aminoácidos que forman parte de las proteínas. Las 4 bases agrupadas de a dos sólo pueden dar 16 combinaciones diferentes (42),
cantidad insuficiente para los 20 aminoácidos proteicos. Obviamente, las bases deberían estar combinadas en grupos de a tres, lo que ofrece 64 posibilidades (43), más del triple de las necesarias. Cada
triplete de bases o codón representa a un aminoácido o indica el final de la cadena. Por otra parte los codones no están separados, sino que son contiguos, por lo que la secuencia de una proteína está definida por una secuencia lineal de codones contiguos. El primer codón de la secuencia establece el
marco de lectura, en el que empieza un nuevo codón cada tres residuos nucleotídicos. En este esquema existen tres marcos de lectura posibles para cualquier secuencia de bases que contenga el ARNm (y, obviamente, el ADN):
De acuerdo al primer marco de lectura AAU corresponde al primer aminoácido, CCG al segundo y GAC al tercero, que al ser traducido generaría la secuencia de aminoácidos asparagina-prolina-aspártico; el segundo marco de lectura indica que el primer aminoácido es AUC, el segundo CGG y el tercero ACU, con lo que la secuencia inicial de la proteína sería isoleucina-arginina-treonina; la traducción del tercer marco (UCC-GGA-CUU) daría la secuencia serina-glicina-leucina.
Pero aunque parecía lógico que sólo uno de los tres marcos de lectura posibles contenía probablemente la información requerida para una proteína dada, quedaba por resolver cuáles eran las palabras codificantes de tres letras para los diferentes aminoácidos. Las experiencias que permitieron conocerlo pasaron por la síntesis de oligonucléotidos monobásicos [poli(U), poli(A), poli(C), poli(G)], con lo que se comprobó que un poli(U) producía un polipéptido integrado exclusivamente por fenilalanina, que el poli (A) producía polilisina, que el poli (C) producía poliprolina y que el poli (G) producía poliglicina. De donde resultó que el codón UUU codifica fenilalanina, el AAA lisina, el CCC prolina y el GGG glicina. Con estos y otros métodos se logró asignar 61 de los 64 codones posibles a los diferentes aminoácidos. Los otros tres se identificaron como codones de terminación de cadena.
Varios codones tienen funciones especiales. El codón de inicio AUG señala el principio de las cadenas polipeptídicas, tanto en procariotas como en eucariotas, pero también es el codón que codifica metionina en posiciones internas en los péptidos. De los 64 codones posibles, tres de ellos (UAA, UAG y UGA) no codifican para ningún aminoácido, sino que son codones de terminación (“stop”). Cuando en un marco de lectura hay un codón de terminación por cada 50 o más codones, se dice que es un marco de lectura abierto. Un gen no interrumpido que codifique una proteína con una masa molecular típica de 60 kDa (alrededor de 500 aminoácidos) requeriría un marco de lectura abierto de 500 o más codones.
Quizás el rasgo más notorio del código es que es degenerado, es decir que un aminoácido puede resultar especificado por más de un codón. Como puede verse en el cuadro, los aminoácidos Leucina, Serina y Arginina están representados por 6 codones, en tanto que Valina, Prolina, Treonina, Alanina y Glicina poseen 4 codones; Isoleucina es la única que tiene 3 codones, en tanto que con 2 codones figuran Fenilalanina, Tirosina, Histidina, Glutamina, Asparagina, Lisina, Aspártico, Glutámico y Cisteína; Metionina y Triptofano se identifican por un solo codón y existen 3 codones que indican el fin de la secuencia.
Esto quizás requiere un análisis más detallado.
(a) En la tabla puede verse que 5 aminoácidos (Treonina, Alanina, Glicina, Valina y Prolina) están representados por cuatro codones, en los cuales las dos primeras bases son iguales (AC en Treonina,
GC en Alanina, GG en Glicina, GU en Valina y CC en Prolina); la tercera base es irrelevante.
(b) Tres aminoácidos (Arginina, Serina y Leucina) tienen 6 codones, de los cuales 4 responden al mismo esquema anterior: CG en Arginina, UC en Serina y CU en Leucina. Sin embargo, los otros dos podrían dar lugar a confusión si no se tiene en cuenta la tercera base: así, tanto en Arginina como en Serina hay dos codones que empiezan con AG, pero en este caso la tercera base es de tipo purínico en Arginina (AGA y AGG), en tanto que en Serina es de tipo piperidínico (AGC y AGU). Es decir que cuando dos aminoácidos diferentes comparten las mismas dos bases iniciales, se diferencian porque la tercera base es purínica o pirimídica (es decir que lo que priva es el tamaño molecular, que es mayor en las bases púricas que en las pirimídicas).
Los ARNt reconocen codones mediante apareamiento de bases entre el codón del ARNm y una secuencia de tres bases de ARNt denominada anticodón. Los dos ARN se aparean de forma antiparalela, apareándose la primera base del codón (siempre leída en dirección 5‟„3‟) con la tercera base del anticodón. Aún cuando existen 61 codones diferentes que codifican aminoácidos, dado que muchos de ellos están definidos por las dos primeras bases, no existen 61 ARNt, sino solamente 32.
Elcódigo genético es casi universal. Con la misteriosa excepción de unas pocas variaciones encontradas en mitocondrias, algunas bacterias y eucariotas unicelulares, los codones para los aminoácidos son idénticos en todas las especies examinadas. Las escasas variantes del código refuerzan el principio de que toda la vida en este planeta ha evolucionado de un código genético único.
ESTRUCTURA DE LOS RIBOSOMAS
el tamaño y la forma). Los ribosomas bacterianos están formados por dos subunidades: una mayor (50S) y una menor (30S). La subunidad 50S contiene una molécula de ARNr 5S, una de ARNr de 23S y 34 proteínas, en tanto que la subunidad 30S contiene una molécula de ARNr de 16S y 21 proteínas. Las dos subunidades encajan de tal forma que se forma una hendidura a través de la cual pasa el ARNm a medida que el ribosoma se desplaza a lo largo del mismo durante el proceso de traducción y del que emerge la cadena polipeptídica recién formada.
Los ribosomas de células eucariotas tienen tamaños ligeramente mayores, pero están igualmente constituidos por dos subunidades. Su diámetro es de 23 nm y están formados por una subunidad 60S (con tres ARNr: 5S, 5,8S y 28S) y una unidad menor 40S (con un ARNr de 18S) y en conjunto tiene alrededor de 80 distintas proteínas.
Características de los ARN de transferencia (ARNt)
Los ARNt son pequeños y consisten en una sola hebra de ARN plegada en una estructura tridimensional precisa (en forma de “hoja de trébol”). En bacterias y en el citosol de los eucariotas, los ARNt tienen entre 73 y 93 residuos nucleotídicos, lo que corresponde a masas moleculares de entre 24 y 31 kDa (los de las mitocondrias son algo menores).
Hay al menos una clase de ARNt para cada aminoácido, pero para algunos aminoácidos se requiere más de uno y en general con 32 ARNt diferentes alcanza para reconocer todos los aminoácidos. Otro aspecto distintivo es que como mínimo cada ARNt tiene ocho bases modificadas, muchas de las cuales son derivados metilados de las bases principales. La mayoría tienen un extremo guanilato (G) en el extremo 5‟y todos tienen la secuencia CCA en el extremo 3‟, que es el extremo donde se unirá el aminoácido. En el extremo opuesto donde se une el aminoácido se encuentra el anticodón, la secuencia de tres bases que reconoce el sitio adecuado en el ARNm.
Activación de los aminoácidos. Rol de las aminoacil-ARNt sintetasas
En la primera etapa de la síntesis de proteínas, que tiene lugar en el citosol, cada uno de los 20 aminoácidos se esterifican con sus correspondientes ARNt por medio de enzimas específicas ( aminoacil-ARNt sintetasas), cada una de las cuales especifica para un aminoácido y uno o más ARNt correspondientes. En la mayoría de los casos hay una aminoacil-ARNt sintetasa para cada ARNt.
En el ribosoma no se comprueba la identidad del aminoácido que está unido al ARNt. Por este motivo la unión del aminoácido correcto a cada ARNt es esencial para la fidelidad de la síntesis proteica en su conjunto. Una aminoacil-ARNt sintetasa no sólo ha de ser específica para un único aminoácido sino también para un ARNt determinado (debe “reconocer” tanto al aminoácido como al ARNt correspondiente). A la interacción entre las distintas aminoacil-ARNt sintetasas y sus correspondientes ARNt se la ha denominado “segundo código genético” para reflejar este hecho, que es crítico para el mantenimiento de la precisión de la síntesis de proteínas. Las reglas de “codificación” del segundo código son, aparentemente, más complejas que las del “primer” código. En algunos casos intervienen diez o más nucleótidos específicos en el reconocimiento de un ARNt por su aminoacil-ARNt sintetasa específica.
Inicio de la síntesis polipeptídica
La síntesis de polipéptidos empieza siempre en el extremo amino (NH2) y progresa en el sentido
En bacterias, el residuo aminoacídico que constituye el inicio de la cadena es la N-formil metionina y en eucariotas el aminoácido inicial es la metionina. En mitocondrias y cloroplastos existe un mecanismo similar al descripto en bacterias, hecho que confirma la idea de que ambos organelos se originaron a partir de antepasados bacterianos incorporados simbióticamente a precursores de células eucariotas.
El inicio de la síntesis comienza con la fijación de un factor de inicio a la subunidad ribosómica menor, lo que impide que las dos subunidades ribosómicas se combinen prematuramente. A continuación tiene lugar la fijación del ARNm a la subunidad menor, de tal forma que el codón de inicio (AUG) se une en un lugar preciso. Esto se debe a que del lado 5‟ del ARNm, a una distancia de unos 8 a 13 pares de bases hay una secuencia constituida por 4 a 9 residuos purínicos que se unirá con la secuencia complementaria del ARNr de la subunidad ribosómica menor. Una vez logrado este ensamble, se fija la subunidad ribosómica mayor.
Los ribosomas tienen dos sitios en los que se fijan aminoacil-ARNt: el sitio peptidilo o sitio P y el
sitio aminoacilo o sitio A. El ARNt iniciador (que trae la metionina o la N-formilmetionina, según se trate de eucariotas o procariotas) se ubica en el sitio P, en tanto que todos los demás ARNt que transportan los demás aminoácidos que constituyen la cadena se fijan en el sitio A.
Elongación de la cadena polipeptídica
La tercera fase de la síntesis peptídica (las dos anteriores fueron la activación de los aminoácidos y el proceso de inicio de la síntesis) es la elongación, es decir la incorporación de sucesivos aminoácidos a la cadena, en el orden previsto por la secuencia establecida en los sucesivos codones del ARNm.
Noller y colaboradores demostraron que esta actividad estaba a cargo del ARNr más grande de la subunidad mayor, añadiendo un nuevo ejemplo de ribozima.
El siguiente paso se denomina translocación y consiste en que el ribosoma se desplaza la distancia de un codón hacia el extremo 3‟ terminal del ARNm. Debido a que el dipeptidil-ARNt está unido al sitio A, esto provoca su traslado al sitio P, dejando el sitio A libre para la ubicación del siguiente aminoácido de la cadena. Simultáneamente el ARNt desacilado (el que estaba unido a la N-formilmetionina) se desprende del sitio P, volviendo al citosol. La cadena polipeptídica siempre continúa unida al ARNt del último aminoácido incorporado. Este ARNt representa la única unión entre el polipéptido en crecimiento y la información del ARNm.
Terminación de la síntesis peptídica
La cuarta fase de la síntesis peptídica está determinada por la presencia de uno de los tres codones de terminación del ARNm (UAA, UAG o UGA), que desencadenan los siguientes procesos sucesivos: (1) la hidrólisis del enlace peptidil-ARN terminal, (2) la liberación del polipéptido terminado y (3) la disociación de las dos subunidades ribosómicas, preparando la iniciación de un nuevo ciclo de síntesis polipeptídica.
La fidelidad en la síntesis de proteínas es energéticamente cara. Aun cuando no se produzca ningún error en la formación de la cadena, para la activación de cada aminoácido (formación de aminoacil-ARNt) se requieren dos uniones fosfato aportadas por el ATP; durante el primer paso de la elongación se requiere una molécula de GTP (equivalente al ATP) y finalmente se necesita otro GTP en el paso de traslocación. Por lo tanto, para la formación de cada enlace peptídico de la cadena polipeptídica completa se requiere al menos de la ruptura de cuatro enlaces fosfato de alta energía, lo que puede parecer un derroche energético. Pero debe tenerse en cuenta que no se trata simplemente de la formación de un enlace peptídico cualquiera, sino de la formación de un enlace peptídico entre aminoácidos específicos, que contribuirán a la formación de una molécula proteica, es decir de un polímero que es depositario final de la información originalmente contenida en el ADN.
Los polisomas permiten la traducción rápida de un mensaje determinado
Tanto a partir de células procarióticas como eucarióticas se pueden aislar grandes agrupamientos de 10 a 100 ribosomas unidos a la misma molécula de ARNm. Tales agrupamientos, denominados polisomas o polirribosomas, representan diferentes estadios de la traducción de la señal contenida en el ARNm, que es traducida simultáneamente por muchos ribosomas próximos unos a otros, lo que permite una utilización muy eficiente del ARNm.
En bacterias el proceso es aún más eficiente, ya que a medida que le ARNm se va sintetizando comienza casi de inmediato la síntesis de proteínas, con lo que la traducción comienza antes de finalizada la transcripción.
Plegamiento y modificación de las cadenas polipeptídicas
hasta después de haber sufrido una o más reacciones de modificación o maduración, denominadas
modificaciones post-traduccionales. Entre ellas pueden consignarse:
(1) Modificaciones amino- y carboxilo terminales. Inicialmente todos los polipéptidos empiezan con un residuo N-formilmetionina (en procariotas) o metionina (en eucariotas), pero en la mayoría de los casos son eliminados por reacciones post-traducción, por lo que no aparecen en la proteína final. Un 50% de las proteínas eucarióticas tienen el extremo N-terminal acetilado. Los residuos C-terminales son también a menudo modificados.
(2) Pérdida de secuencias señal. Son péptidos cortos de 15 a 30 aminoácidos que dirigen a la proteína hacia su destino final. Son eliminados por proteasas durante la síntesis en el RER.
(3) Modificación de aminoácidos. Los grupos hidroxilo de serina, treonina y tirosina pueden ser fosforilados (la caseína de la leche contiene muchos grupos fosfoserina, que fijan calcio). Los grupos aspártico y glutámico pueden recibir grupos amino extras y la lisina es frecuentemente metilada o hidroxilada, al igual que la prolina, como ocurre en la formación del colágeno.
(4) Unión de cadenas laterales glucídicas. Se unen covalentemente durante o después de la síntesis a residuos asparagina (oligosacáridos unidos por enlaces N) o a residuos de treonina o serina (oligosacáridos unidos por enlaces O). Es frecuente en proteínas extracelulares.
(5) Adición de grupos isoprenilo. Los grupos isoprenilo provienen de la biosíntesis del colesterol. Las laminas (proteínas de la lámina nuclear) están modificadas de esta manera.
(6) Adición de grupos prostéticos. Un ejemplo de la adición covalente de un grupo prostético luego de la síntesis es el grupo hemo del citocromo c y de la hemoglobina.
(7) Modificación proteolítica. La insulina, las proteasas tripsina y quimotripsina y el colágeno, entre otros ejemplos, se sintetizan como precursores inactivos (proinsulina, tripsinógeno, quimotripsinógeno y protocolágeno, respectivamente) que luego deben ser hidrolizados parcialmente para convertirse en productos biológicamente activos.
(8) Formación de puentes disulfuro. Pueden ser intra- o intercatenarias y se supone que ayudan a las proteínas que deben ser exportadas a mantener su estructura nativa.
BIBLIOGRAFÍA
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CUESTIONARIO
1. ¿Qué es el código genético y con la síntesis de qué tipo de sustancias está relacionado? 2. ¿Qué es un codón y qué tipo de información contiene? ¿Y un anticodón?
