Traduccion genetica

Expression genica Biologia moleculara (portal)

Genetica

General flow: ADN > ARN > Proteïna

Transfers especials (ARN > ARN, ARN > ADN, Proteïna > Proteïna)

Còde genetic

Transcripcion

Transcripcion (Factor de transcripcion, ARN polimerasa, promotor)

Modificacion pòstranscripcionala (ARNhn, splicing)

Traduccion

Traduccion (Ribosòma,ARNt)

Modificacion pòstraduccionala (grops foncionals, peptids, cambis estructurals)

Regulacion genica

Regulacion epigenetica (Hox, Genomic imprinting)

Regulacion transcripcionala

Regulacion pòstranscripcionala (sequestracion, Epissatge alternatiu, ARNmi)

Regulacion pòstraduccionala (reversibla, irreversibla)

La traduccion es lo segond procès de la sintèsi proteïca (part del procès general de l'expression genica). La traduccion se debana dins lo citoplasma, ont se tròban los ribosòmas. Los ribosòmas son formats d'una sosunitat pichona e d'una granda qu'entornejan l'ARNm. Dins la traduccion, l'ARN messatgièr se descodifica per produsir un polipeptid especific segon las nòrmas especificadas del còde genetic. Es lo procès que convertís una sequéncia d'ARNm en una cadena d'aminoacids per formar una proteïna. Es necessari que la traduccion siá precedida d'un procès de transcripcion. Lo procès de traduccion a quatre fasas: activacion, iniciacion, elongacion e terminacion (entre totes descrivon lo creissement de la cadena d'aminoacids qu'es lo produch de la traduccion). Dins l'activacion, l'aminoacid (AA) corrècte se jonh al ARN de transferiment (ARNt) corrècte. E mai se tecnicament aquò es pas un pas de la traduccion, es necessari per que se produsisca la traduccion. Lo AA se jonh per son grop carboxil amb lo grop idroxil 3' del ARNt mejançant un ligam de tipe estèr. Quand l'ARNt es ligat amb un aminoacid, se ditz qu'es «cargat». L'iniciacion supausa que la sosunitat pichona del ribosòma se jonha amb l'extrèm 5' del ARNm amb l'ajuda de factors d'iniciacion (FI), d'autras proteïnas qu'assistisson lo procès. L'elongacion arriba quand lo seguent aminoacil-ARNt (l'ARNt cargat) de la sequéncia se jonh amb lo ribosòma en mai d'amb un GTP e un factor d'elongacion. La terminacion del polipeptid succedís quand la zona A del ribosòma se tròba amb un codon Acabar, que son lo UAA, UAG o UGA. Quand aquò succedís, cap d'ARNt o pòt pas reconéisser, mas lo factor de desliurança pòt reconéisser los codons Acabar e provòca la desliurança de la cadena polipeptidica. La capacitat de desactivar o inibir la traduccion de la biosintèsi de proteïnas s'utiliza en d'antibiotics coma l'anisomicina, la cicloeximida, lo cloranfenicol e la tetraciclina.

Mecanismes basics

L'ARNm pòrta l'informacion genetica codificada en forma de sequéncia de ribonucleotids dempuèi los cromosòmas fins als ribosòmas. Los ribonucleotids son «legits» per la maquinariá traductritz en una sequéncia de tripletes de nucleotids diches codons. Cadun d'aquestes tripletes codifica un aminoacid especific. Lo ribosòma e las moleculas d'ARNt tradusisson aqueste còde per produsir de proteïnas. Lo ribosòma es una estructura amb divèrsas sosunitats que conten ARNr e proteïnas. Es la «fabrica» que se montan en el los aminoacids per formar proteïnas. L'ARNt son de pichonas cadenas d'ARN non codificador (de 74-93 nucleotids) que transpòrtan d'aminoacids al ribosòma. Los ARNt an un luòc per anclarse a l'aminoacid, e un luòc dich anticodon. L'anticodon es un triplete d'ARN complementari al triplete d'ARNm que codifica a son aminoacid. L'aminoacil-ARNt sintetasa (un enzim) cataliza lo ligam entre los ARNt especifics e los aminoacids que concòrdan amb sos anticodons. Lo produch d'aquesta reaccion es una molecula d'aminoacil-ARNt. Aquesta aminoacil-ARNt viatja a l'interior del ribosòma, ont los codons d'ARNm s'afrontan amb los anticodons especifics de l'ARNt mejançant l'apariament de basas. S'utilizan après los aminoacids que pòrtan los ARNt per montar una proteïna. L'energia necessària per tradusir las proteïnas es significativa. Per una proteïna que conten n aminoacids, lo nombre de ligams fosfat de nauta energia necessaris per la tradusir es 4n-1. Es tanben lo procès que los ribosòmas utilizan mejançant el la sequéncia de codons de l'ARNm per produsir un polipeptid amb una sequéncia particulara d'aminoacids.

Traduccion dins los procariòtas

Iniciacion

Lo procès d'iniciacion de la traduccion dins los procariòtas.

L'iniciacion de la traduccion dins los procariòtas supausa d'ensamblar los compausants del sistèma de traduccion, que son: las doas sosunitats ribosomalas, l'ARNm a tradusir, lo primièr aminoacil-ARNt (l'ARNt cargat amb lo primièr aminoacid), GTP (coma font d'energia) e de factors d'iniciacion qu'ajudan a ensamblar lo sistèma d'iniciacion. L'iniciacion procariotica es lo resultat de l'associacion de las sosunitats pichona e granda del ribosòma e l'acoplament del primièr aminoacil-ARNt (fmet-ARNt) amb lo codon d'iniciacion mejançant l'aparelhament de basas anticodon-codon.

Lo ribosòma es constituit de tres luòcs: lo luòc A, lo luòc P e lo luòc E. Lo luòc A es lo ponch d'en primièr per l'aminoacil-ARNt (exceptat pel primièr aminoacil-ARNt, fmet-ARNt, qu'entra dins lo luòc P). Lo luòc P es lo ont se forma lo peptidil-ARNt. E lo luòc E es lo luòc de sortida de l'ARNt un còp descargat après ofrir son aminoacid a la cadena peptidica en creissement.

L'iniciacion de la traduccion comença amb las sosunitats 50s e 30s sens associar. L'IF-1 (factor d'iniciacion 1) bloqueja lo luòc A per assegurar que lo fMet-ARNt se pòt sonque acoplar al luòc P e que cap autre aminoacil-ARNt pòt acoplarse al luòc A pendent l'iniciacion, del temps que l'IF-3 bloqueja lo luòc E e evita que las doas sosunitats s'assòcien. L'IF-2 es una GTPasa pichona que s'assòcia amb lo fmet-ARNt e li ajuda a s'acoplar amb la sosunitat ribosomica pichona. L'ARNr 16s de la sosunitat ribosomica pichona 30S reconeis lo luòc d'acoplament ribosomic del ARNm (la sequéncia Shine-Dalgarno, 5-10 parelhs de basas per davant lo codon d'iniciacion (AUG). La sequéncia Shine-Delgarno se tròba sonque dins los procariòtas). Aquò ajuda a posicionar correctament lo ribosòma envolopa l'ARNm per que lo luòc P siá sobre directament lo codon d'iniciacion AUG. L'IF-3 ajuda a posicionar lo fmet-ARNt en lo luòc P, de sòrta que lo fmet-ARNt interactúa mejançant l'aparelhament de basas amb lo codon d'iniciacion de l'ARNm (AUG). L'iniciacion fenís quand la sosunitat ribosomica granda se jonh al sistèma en provocant lo desacoplament dels factors d'iniciacion. Cal prendre en compte que los procariòtas pòdon distinguir entre un codon normal AUG (que codifica la metionina) e un codon d'iniciacion AUG (que codifica la formilmetionina e indica lo començament d'un nòu procès de traduccion).

Elongacion

L'elongacion de la cadena polipeptidica consistís en l'addicion d'aminoacids a l'extrèm carboxil de la cadena.

L'elongacion comença quand lo fmet-ARNt entra dins lo luòc P, en causant un cambiament de conformacion que dobrís lo luòc A per que lo nòu aminoacil-ARNt s'acople. Lo factor d'elongacion Lo tieu (EF-Lo tieu), una pichona GTPasa, facilita aqueste acoplament. Ara lo luòc P conten lo començament de la cadena peptidica de la proteïna a codificar e lo luòc A a lo seguent aminoacid qu'a de s'apondre a la cadena peptidica. Lo polipeptid creissent qu'es connectat a l'ARNt en lo luòc P se desacopla de l'ARNt e se forma un ligam peptidic entre lo darrièr dels aminoacids del polipeptid e l'aminoacid qu'es acoplat a l'ARNt dins lo luòc A. Aqueste procès, conegut coma formacion del ligam peptidic, es catalizat per un ribozim, la peptidil-transferasa, una activitat intrinseca a l'ARNr 23S de l'unitat ribosomica 50s. En aqueste ponch, lo luòc A a format un nòu peptid, del temps que lo luòc P a un ARNt descargat (ARNt sens aminoacid). Dins la fasa finala de l'elongacion, la translacion, lo ribosòma se mòu 3 nucleotids cap a l'extrèm 3' de l'ARNm. Coma los ARNt son ligats a l'ARNm mejançant l'aparelhament de basas codon-anticodon, los ARNt se mòvon respècte al ribosòma en recebent lo polipeptid nacent del luòc Ad al luòc P e en movent l'ARNt descargat al luòc E de sortida. Aqueste procès es catalizat pel factor d'elongacion G (EF-G).

Lo ribosòma contunha de transladar los codons restants de l'ARNm mentre contunhan de s'acoplar mai aminoacil-ARNt al luòc A, fins que lo ribosòma atenh un codon Acabar en l'ARNm (UAA, UGA o UAG).

Terminacion

La terminacion arriba quand un dels tres codons de terminacion entra dins lo luòc A. Aquestes codons son pas reconeguts per cap d'ARNt. Per contra, son reconeguts per de proteïnas nomenadas factors de desliurança, concrètament la RF-1 (que reconeis los codons Acabar UAA e UAG) o la RF-2 (que reconeis l'UAA e l'UGA). Un tresen factor de desliurança, lo RF3, cataliza la desliurança produsida pel RF-1 e lo RF-2 a la fin del procès de terminacion. Aquestes factors tiran l'idrolisi del ligam estèr de la peptidil-ARNt e la desliurança del ribosòma de la proteïna recentament sintetizada.

Reciclatge

Lo sistèma de post-terminacion format a la fin de la terminacion consistís en l'ARNm amb lo codon de terminacion dins lo luòc A, los ARNt e lo ribosòma. La fasa de reciclatge del ribosòma es responsabla del desmantelament del sistèma ribosomic posterior a la terminacion. Un còp que la proteïna nòva es liberada pendent la terminacion, lo factor de reciclatge del ribosòma e lo factor d'elongacion G (EF-G) se meton en foncionament per liberar l'ARNm e los ARNt dels ribosòmas e desligar los ribosòmas 70s dins las sosunitats 30s e 50s. L'IF-3 ajuda tanben al procès de reciclatge del ribosòma en convertint las sosunitats transitòrias descopladas en sosunitats establas, se ligant amb las sosunitats 30s. Aquò «recicla» los ribosòmas per de rondas de traduccion posterioras.

Polisòmas

La traduccion es executada per divèrses ribosòmas al meteis temps. A causa de la granda talha dels ribosòmas, se pòdon sonque acoplar a l'ARNm a una distància de 35 nucleotids un de l'autre. Lo sistèma consistent en un ARNm e un cèrt nombre de ribosòmas se sona polisòma o poliribosòma.

Efècte dels antibiotics

I a divèrses antibiotics qu'agisson en interferint dins lo procès de traduccion de las bacterias. Espetan las diferéncias entre los mecanismes de traduccion procariotica e eucariotica per inibir selectivament la sintèsi de proteïnas dins las bacterias sens afectar l'òste. Qualques exemples incluson:

• La puromicina a una estructura similara a l'aminoacil-ARNt de la tirosina. Per aquò, s'ataca al luòc A del ribosòma e participa a la formacion de ligams peptidics, en produsint peptidil-puromicina. Malgrat aiçò, pren pas part dins la translacion e se desacopla rapidament del ribosòma, en causant una terminacion prematura de la sintèsi del polipeptid.
• La streptomicina provòca una lectura erronèa del còde genetic dins las bacterias a de concentracions relativament bassas e inibe l'iniciacion a de concentracions màgers, en se fixant a la sosunitat ribosomica 30s.
• D'autres aminoglucosids coma la tobramicina e la kanamicina evitan l'associacion ribosomica a la fin de la fasa d'iniciacion e provòcan una lectura erronata del còde genetic.
• Las tetraciclinas bloquejan lo luòc A del ribosòma, en evitant l'acoplament dels aminoacil-ARNt.
• Lo cloranfenicol bloqueja la fasa de la transferéncia peptidica de l'elongacion dins la sosunitat ribosomica 50s, tant dins las bacterias coma dins las mitocondrias.
• Los macrolidos e las lincosamidas se fixant a las sosunitats ribosomicas 50s, inibent la reaccion de la peptidiltransferasa o la translacion, o las doas causas.

Traduccion dins los eucariòtas

Iniciacion

Lo procès d'iniciacion de la traduccion dins los eucariòtas.

Iniciacion depenenta de caperuza

L'iniciacion de la traduccion supausa l'interaccion de divèrsas proteïnas amb una marca especiala ligada a l'extrèm 5' de las moleculas d'ARNm. Los factors proteïcs s'assòcian a la sosunitat ribosomica pichona. La sosunitat, acompanhada de qualques uns d'aquestes factors proteïcs, se mòu al cors de la cadena d'ARNm cap a son extrèm 3' en cercant lo codon de 'començament' (normalament l'AUG), qu'indica en quin ponch se comença de codificar la proteïna. Après lo ribosòma tradutz la sequéncia qu'i a entre los codons de 'començament' e 'acabar' en una sequéncia d'aminoacids, en se sintetizant una proteïna. Dins los eucariòtas e las archaea, l'aminoacid codificat pel codon d'inici es la metionina. L'ARNt iniciador cargat amb metionina fa partida del sistèma ribosomic, e per aquò totas las proteïnas començan per aqueste aminoacid (levat que l'extirpe una proteasa en qualque pas posterior).

Iniciacion independenta de caperuza

L'exemple melhor estudiat de traduccion independenta de caperuza dins los eucariòtas es lo IRES, lo Luòc Intèrne d'en primièr al Ribosòma. Çò que distinguís la traduccion independenta de caperuza de la dependenta de caperuza es que la primièra a pas besonh que lo ribosòma comence de recórrer l'ARNm dempuèi l'extrèm 5' fins al codon de començament. Los ITAF (IRES trans-acting factor) pòdon plaçar al ribosòma en lo luòc d'inici, en evitant lo besonh de recórrer l'ARNm dempuèi l'extrèm 5' de la region sens tradusir de l'ARNm. Aqueste metòde de traduccion es estat descobèrt recentament, amassa amb son importància en de condicions que requerisson la traduccion d'ARNm especifics malgrat l'estrés cellular o l'incapacitat de tradusir la majoritat dels ARNm. Exemples incluson los factors que respondon a l'apoptòsi.