Arnold Arellano Gonzalez

• El código genético nos indica que aminoácido corresponde a cada triplete o codón del ARN mensajero.

• El DNA tiene un alfabeto de cuatro “letras” dado por las bases púricas y pirimídicas (A, T, C y G) y como estas cuatro letras codifican 20 aminoácidos, el código genético debe contener “palabras” formadas por tres letras .Las palabras de tres letras permiten un vocabulario posibles de 64 palabras, mas que suficiente para especificar los 20 aminoácidos.

• El código genético esta formado por palabras de tres letras que NO se superpone y que se llaman CODONES

• Está organizado en tripletes o codones: cada aminoácido está determinado por tres nucleótidos. Teniendo en cuenta que existen cuatro ribonucleótidos diferentes (U, C, A y G), hay 43 = 64 tripletes distintos.

• El código genético es degenerado: un mismo aminoácido puede estar determinado por más de un triplete o codón. Debido a que existen 64 tripletes distintos y hay solamente 20 aminoácidos diferentes.

• Es un código sin superposición o sin solapamientos: dos aminoácidos sucesivos no comparten nucleótidos de sus tripletes.

• La lectura del ARN mensajero es continua, sin interrupciones. Cualquier pérdida o ganancia de un sólo ribonucleótido produce a partir de ese punto una modificación de la pauta de lectura, cambiando todos los aminoácidos desde el lugar de la alteración.

• El triplete de iniciación suele ser AUG que codifica para Formil-Metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación GUG (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia.

• Existen tres tripletes sin sentido o de terminación que no codifican para ningún aminoácido: UAA (ocre), UAG (ambar) y UGA.

• Universalidad: El código genético Nuclear es universal coincidiendo en todos los organismo estudiados hasta la fecha. La única excepción a la universalidad del código genético es el Código Genético Mitocondrial.

• Se necesita una gran cantidad de componentes para la síntesis de una proteína: todos los aminoácidos que se encuentran en el producto terminado, el ARNm que se va a traducir, los ARN de transferencia (ARNt) para cada aminoácido, los ribosomas funcionales, fuentes de energía y enzimas, así como también los factores proteicos necesarios para los pasos de iniciación, elongación y terminación de la síntesis de la cadena pepitidica.

AMINOACIDOSAMINOACIDOS• Todos los aminoácidos que aparecen finalmente en la proteína terminada

deben estar presentes en el momento de la síntesis de la proteína.

[NOTA: si falta un aminoácido (p. ejemplo: si la dieta no contiene un aminoácido esencial) la traducción se detiene en el codón que especifica dicho aminoácido. Esto demuestra la importancia de tener en la dieta todos los aminoácidos esenciales en cantidades suficientes como para asegurar la síntesis continua de proteínas.]

ARN DE TRANSFERENCIAARN DE TRANSFERENCIA• Se necesita al menos un tipo especifico de ARNt por cada aminoácido.

• En los seres humanos, hay al menos 50 tipos de ARNt, mientras que las bacterias contienen de 30 a 40.

• Como el ARNt solo lleva 20 aminoácidos diferentes, algunos aminoácidos tienen mas de una molécula especifica de ARNt.

ARN DE TRANSFERENCIAARN DE TRANSFERENCIA• 1. Sitio de unión de los aminoácidos

- Cada molécula de ARNt tiene un sitio de unión para un aminoácido especifico (análogos) en su extremo 3”. El grupo carboxilo del aminoácido establece un enlace ester con el hidroxilo 3” de la porción ribosa del nucleótido de adenosina (A) en la secuencia –CCA en el extremo 3” del ARNt.[Se dice que el aminoácido que esta unido a la molécula de ARNt esta activado]

• 2. Anticodón

- Cada molécula de ARNt contiene también una secuencia de nucleótidos de 3 bases (el anticodón) que se parea con un codón especifico en el ARNm. Este codón especifica la inserción en la cadena peptidica en crecimiento del aminoácido transportado por el ARNt.

AMINOACIL-ARNt SINTETASASAMINOACIL-ARNt SINTETASAS

• Esta familia de enzimas es necesaria para unir los aminoácidos a su correspondiente ARNt.

• Cada miembro de esta familia reconoce un aminoácido especifico y todos los ARNt que corresponden a ese aminoácido (ARNt isoaceptores).

• Las aminoacil-ARNt sintetasas catalizan una reacción de dos etapas que tienen como resultado la unión covalente del grupo carboxilo de un aminoácido al extremo 3” de su ARNt correspondiente.

AMINOACIL-ARNt SINTETASASAMINOACIL-ARNt SINTETASAS• La reacción total precisa trifosfato de adenosina (ATP), que se escinde en

monofosfato de adenosina (AMP) y pirofofato inorganico (Ppi).

• La extrema especificidad de la sintetasa para reconocer al aminoácido y su ARNt análogo contribuye a la gran fidelidad de la traducción del mensaje genético.

• Las sintetasas tienen una actividad de corrección o edición que puede eliminar aminoácidos de la enzima o de la molécula del ARNt.

ARN MENSAJERO ARN MENSAJERO • Para la síntesis de la cadena polipeptidica deseada debe estar presente el

ARNm especifico necesario como molde.

[Nota: las interacciones entre proteínas que se unen a la caperuza 5” y a la cola 3” (proteínas de unión a poli-A) del ARNm eucariota intervienen en la circularizacion del ARNm y probablemente evitan el uso del ARNm incompletamente procesado

en la traducción.]

RIBOSOMAS FUNCIONALMENTE RIBOSOMAS FUNCIONALMENTE COMPETENTESCOMPETENTES

• Los ribosomas son grandes comlejos de proteinas y ARN ribosomico (ARNr).

• Estan constituidos por dos subunidades –una grande y una pequeña- cuyos tamaños retivos generalemente se indican por sus coeficientes de sedimentacion o valores S (Svedberg).

[NOTA: como los valores S vienen determinados a la vez por la forma y por la masa molecular, sus valores numericos no son estrictamente aditivos. Por ejemplo, las

subunidades eucariotas de 60s y 40s forman un ribosoma de 80s.]

RIBOSOMAS FUNCIONALMENTE RIBOSOMAS FUNCIONALMENTE COMPETENTESCOMPETENTES

• 1. Sitios A,P y E en el ribosoma

- El ribosoma tiene tres sitios de union a las moleculas de ARNt (los sitios A,P y E), cada uno de los cuales se extiende en ambas subunidades.

Juntos, cubren tres codones vecinos.

* Durante la traducción, el sitio A se une un aminoacil-ARNt entrante, que viene codificado por el codón que ocupa el sitio en ese momento. Este codón codifica cual es el siguiente aminoácido que debe añadirse a la cadena peptidica en crecimiento.

* El codón del sitio P esta ocupado por el peptidil-ARNt. Este ARNt transporta la cadena de aminoácidos que ya se ha sintetizado.

* El sitio E esta ocupado por el ARNt vacio, que esta a punto de salir del ribosoma.

FACTORES PROTEICOSFACTORES PROTEICOS• Se necesitan factores de iniciación, elongación y terminación (o liberación)

para la síntesis peptidica.

• Algunos de esto factores proteicos realizan una función catalítica, mientras que otros parecen estabilizar la maquinaria sintética.

[ NOTA: varios de los factores son proteínas G, y por tanto son activos cuando están unidos a GTP e inactivos cuando están unidos a GDP]

EL ATP Y EL GTP SON NECESARIOS COMO EL ATP Y EL GTP SON NECESARIOS COMO FUENTES DE ENERGIAFUENTES DE ENERGIA

• Para añadir un aminoácido a la cadena polipetidica en crecimiento es necesaria la escisión de cuatro enlaces de alta energía:

• Dos del ATP en la reacción de la aminoacil-ARNt sintetasa (uno en la eliminación del Ppi

• Uno en la hidrolisis posterior del Ppi fosfato inorgánico por la pirofosfatasa) y dos del GTP (uno para la unión del aminoacil-ARNt al sitio A y uno para la etapa de translocacion.

• El proceso de la síntesis de proteínas traduce el alfabeto de 3 letras de las secuencias de nucleótidos presentes en el ARNm al alfabeto de 20 letras de los aminoácidos que constituyen las proteínas.

• El ARNm se traduce desde su extremo 5” hacia su extremo 3”, produciendo una proteína que se sintetiza desde su extremo aminoterminal hacia su extremo carboxiloterminal.

• Los ARNm tiene solo una región codificadora, es decir, es monocistronico.

• El proceso de traducción se divide en tres etapas independientes: iniciación, elongación y terminación.

INICIACIONINICIACION• Consiste en el montaje de los componentes del sistema de traducción antes

de que se produzca la formación del enlace peptidico.

• Estos componentes son:

1. Las dos subunidades ribosómicas

2. El ARNm que se va a traducir

3. El aminoacil-ARNt especificado por el primer codón del mensaje

4. El GTP (que proporciona la energía para el proceso)

5. Los factores de iniciación que facilitan el montaje de este complejo de iniciación.

Existen dos mecanismos de reconocimientos de la secuencia de nucleótidos (AUG) que inicia la traducción en el ribosoma, y que describimos a continuación.

ELONGACIONELONGACION• La elongación de a cadena polipetidica consiste en la adición de

aminoácidos al extremo carboxilo de la cadena en crecimiento.

• Durante la elongación, el ribosoma se desplaza desde el extremo 5” hacia el extremo 3” del ARNm que se esta traduciendo.

• La entrada del aminoacil-ARNt cuyo codón aparece a continuación en el molde de ARNm en el sitio ribosómico A esta facilitada en el E. coli por los factores de elongación, y necesita la hidrolisis del GTP.

• La formación de los enlaces peptidicos esta catalizada por la peptidiltransefrasa, una actividad intrínseca del ARNr 23s que se encuentra en la subunidad ribosómica grande (50s).

ELONGACIONELONGACION• Una vez que se ha formado el enlace peptidico, lo que esta unido al ARNt

en el sitio P ahora esta enlazado al aminoácido en el ARNt en el sitio A.

• El ribosoma avanza 3 nucleótidos hacia el extremo 3” del ARNm.

• Este proceso se conoce como translocacion.

• La translocacion causa el movimiento del ARNt descargado del sitio P al sitio E (antes de ser liberado) y el movimiento del peptidil-ARNt del sitio A al sitio P.

• El proceso se repite hasta que se encuentra un codón de terminación.

TERMINACIONTERMINACION La terminación se produce en el momento en que el ribosoma se desplaza y

coloca en el sitio A alguno de los tres codones de terminación del RNAm: UGA, UAG, UAA.

• Los codones de terminación NO son reconocidos por ningún RNAt y en cambio si los reconocen el FACTOR DE LIBERACIÓN (dependiente de GTP) en los eucariotes.

• Una vez unido el factor de liberación al codón de terminación del RNAm en el sitio A la peptidil transferasa causa hidrólisis del ester del peptidil RNAt situado en el lugar P.

• Al liberarse el polipéptido recién formado se separa el factor de liberación del ribosoma, se disocian las sub-unidades 50s y 30s, uniéndose a esta última los factores de iniciación (iF-1 e iF-3).