Transcripción y Traducción en Procariontes vs. Eucariontes

Estructura del RNA mensajero: Procariontes vs. Eucariontes

Alberts et al., 3rd ed., p.237

Etapas de la traducción

v Iniciación v Elongación v Terminación

Inicio

GTP

subunidades separadas del ribosoma mRNA tRNAi-met factores de inicio

v  Las subunidades ribosomales deben estar separadas v  La subunidad pequeña debe reconocer al mRNA v  El tRNA aminoacilado (fmet-tRNAmet o met-tRNA) debe colocarse en la posición P de la subunidad ribosomal pequeña

v  Debe ocurrir el reconocimiento codón-anticodón de inicio v  Ocurre hidrólisis de al menos una molécula de GTP

Factores de iniciación de la traducción IFs (bacteria) o eIFs (eucariontes)

Para el inicio de la traducción:

Existen dos tRNAs para Metionina, uno iniciador y otro elongador

El fMet-tRNA iniciador tiene características especiales

Reconoce los codones AUG ó GUG

En la mitad de los casos, la metionina es removida de la proteína

50S

30S

+

1 2 fMet GTP

+

3 2

fMet GTP

1 3 2

fMet GTP

1

AUG

complejo de inicio de la traducción

Shine-Dalgarno

INICIO DE LA TRADUCCIÓN PROCARIONTE

3 3

fMet

AUG

3

2

1

GDP

[Mg2+]

IF1 IF2 IF3

Factor Función IF1 Previene la unión de tRNAs en el

sitio A de la subunidad 30S

IF2 GTPasa que interacciona con 3 componentes claves durante iniciación: la subunidad 30S, IF1, y fMet-tRNAi

f-Met)

IF3 Se une a 30S y evita re-asociación con 50S. Participa en el reconocimiento codon-anticodon

5’ A P E

f-met

aa-tRN

A IF1 IF3

3’

FACTORES DE INICIO DE LA TRADUCCIÓN (PROCARIONTES)

60S

40S

+

1A 2 Met GTP

+

3 2

Met GTP

1A

3 2

Met GTP

1A

AUG complejo de inicio de la traducción

INICIO DE LA TRADUCCIÓN EUCARIONTE

3 3 Met

AUG

3

2

1A

GDP

[Mg2+]

eIF1A eIF2 eIF3 eIF4 eIF5

4

4

4

5

5

3 2

Met GTP

1A

AUG

4 5

Escaneo para buscar el AUG

Se forma un complejo circularizado con los extremos 5’ y 3’ del mRNA

Los factores eIF4 NO existen en bacteria

Interacciones en el complejo de inicio de la traducción

Ocurre un escaneo de la región 5’ no traducible hasta encontrar el primer AUG en contexto apropiado

eIF4A: helicasa; utiliza ATP para deshacer estructura secundaria en el mRNA y permitir paso de 40S

Para regenerar eIF2•GTP que se une a tRNA-met para iniciar traducción, se requiere el factor eIF2B

eIF2•GDP

eIF2B intercambia GDP x GTP en eIF2

Resumen inicio de la traducción en eucariontes

Complejo 43S

Complejo 48S eIF3-eIF4G

Traducción dependiente de CAP: Los mRNA eucariontes tienen CAP en el extremo 5’, por lo que su traducción es CAP dependiente y requiere a eIF4E

Traducción independiente de CAP: Muchos virus que infectan células eucariontes tienen genoma de RNA que es traducido diréctamente. Estos virus NO portan CAP en su extremo 5’ y NO requieren a eIF4E. Su traducción inicia en un sitio interno río arriba del AUG llamado IRES (Internal Ribosome Entry Site). El IRES es reconocido por algunos de los eIFs celulares para reclutar la subunidad ribosomal 40S

•  Rhinovirus •  Poliovirus •  Hepatitis A Virus •  Encephalomyocarditis Virus •  Foot and Mouth Disease Virus

PABP eIF4E eIF3

eIF4A eIF4A

132 572 642 1046 1201 1411 1560

2Apro

eIF4G: una proteína de anclaje que es blanco de los virus IRES-dependientes

PABP eIF4E

132 572 eIF3

eIF4A eIF4A

642 1046 1201 1411 1560

TRADUCCIÓN DEPENDIENTE DE 5’ CAP X Ya no funciona en traducción

Porción utilizada para la traducción independiente de Cap

Apoptosis Infeccion viral Ciertos puntos del ciclo celular

Elongación

GTP

GTP

ribosoma mRNA tRNAs-aa factores de elongación

x aa

Factores de elongación

Bacteria Eucariontes

EF-Tu EF-Ts EF-G

eEF-1α eEF-1β eEF-2

1.  Posicionamiento del aa-tRNAaa elongador correcto (EF-Tu/eEF-1α)

2.  Hidrólisis de GTP y cambio conformacional.

Para regenerar EF-Tu•GTP se requiere EF-Ts

Formación del enlace peptídico

Bacteria Eucariontes

Actividad peptidil transferasa del RNAr 23S/28S (Bases conservadas en todos los organismos)

3. Ataque nucleofílico amino del aa2 al carboxilo del aa1

4. Posicionamiento del péptido sobre el tRNA del sitio A

Translocación

Bacteria Eucariontes

EF-Tu EF-Ts EF-G

eEF-1α eEF-1β eEF-2

5. Entrada de EF-G/eEF-2

6. Hidrólisis de GTP

7. Cambio conformacional y desplazamiento

ciclos de elongación

Terminación

GTP

ribosoma mRNA factores de terminación

subunidades ribosoma mRNA tRNA libre

proteína

Factores de terminación

Bacteria Eucariontes

RF1 RF2 RF3

RRF IF3 EF-G

eRF1 eRF3

eRF1 utiliza agua para hidrolizar el péptido

El gasto energético del proceso de traducción

Se hidrolizan 2 GTP´s por cada aminoácido incorporado La hidrólisis promueve cambios conformacionales Cargado de tRNA con su aminoácido 1 ATP /aa TRADUCCION Iniciación 1 GTP (1er aminoácido) Elongación 2 GTPs /aa Terminación 1 GTP

Centro peptidil transferasa (PTC)

Centro activador de GTPasa

Centro decodificador

A: aceptor P: peptidil E: salida (exit)

Resumen RIBOSOMA