Sintesis proteica.

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LOS AMINOÁCIDOS SE LIGAN POR MEDIO DE UNIONES PEPTÍDICAS

La unión de los aminoácidos entre sí para construir una proteína se produce de modo que el grupo carboxilo (ácido) de un aminoácido se combina con el grupo amino (básico) del aminoácido siguiente, con pérdida de una molécula de H2O. Esta combinación se conoce con el nombre de unión peptídica. La proteína mantiene el carácter anfotérico de los aminoácidos aislados, ya que le queda un grupo carboxilo libre en uno de sus extremos y uno amino en el otro extremo. La proteína es sintetizada a partir del extremo que lleva el grupo amino libre. Ello se corresponde con la dirección 5’→3’ usada para la traducción del ARNm, la misma con que se define en el ADN la transcripción.

Antes de describir los procesos que dan lugar a la síntesis de las proteínas, analizaremos como arriban los ARNm al citoplasma, que configuración poseen los ARNt y cuál es la estructura de los ribosomas.

EL ARRIBO DE LOS ARNM AL CITOPLASMA INVOLUCRA PROCESOS RELATIVAMENTE COMPLEJOS

En el núcleo los transcriptos primarios precursores de los ARNm se hallas asociados a diversas proteínas, con las cuales forman las llamadas ribonucleoproteinas heterogéneas nucleares (RNPhn). Muchas de esas proteínas --entre las que se encuentran las de los espliceosomas – se desprenden de los ARNm a medida que estos se procesan, y quedan libres apenas los ARNm se disponen a salir hacia el citoplasma por los poros de la envoltura nuclear. Arribados al citoplasma, los ARNm se combinan con otras proteínas y con los ribosomas, para comenzar a asumir sus funciones en la síntesis proteica. Entre las proteínas se encuentran las llamadas CBP (cap binding proteins), que se ligan al cap en el extremo 5’ del ARNm. Se cree que intervienen en los desplazamientos del ARNm una vez que abandona el núcleo.

Algunos ARNm se ubican en lugares prefijados del citoplasma, de modo que las proteínas que codifican tengan que ser sintetizadas en esos sitios.Tal es el caso del ARNm de la actina, que se desplaza hasta la periferia de la célula, donde la actina se sintetiza y se deposita en su mayor parte.

El extremo 5’ de los ARNm contiene una secuencia de alrededor de 10 nucleótidos previa al codón de iniciación – entre este y el cap --, que obviamente no se traduce. En algunos ARNm esta secuencia participa en el control de la traducción y en otros regula la estabilidad del ARNm, es decir, su supervivencia. Otro tipo de secuencia, de hasta miles de nucleótidos, suele hallarse después del codón de terminación, entre este y la poli A. tiene por función controlar la supervivencia del ARNm.

LAS MOLÉCULAS DE LOS ARNT ADQUIEREN UNA FORMA CARACTERÍSTICA

Hemos visto que los codones del ARNm no seleccionan a los aminoácidos directamente y que la traducción de los ARNm en proteínas depende de una serie de moléculas intermediarias – los ARNt – que actúan como adaptadores, ya que discriminan simultáneamente a los codones del ARNm y a los aminoácidos compatibles con ellos, de modo que estos puedan alinearse de acuerdo con el ordenamiento de esos codones. [pic 11]

Para cumplir con sus funciones, los ARNt adquieren una forma característica, que se asemeja a un trébol de cuatro hojas. Los cuatro brazos se generan por la presencia en los ARNt de secuencias de 3 a 5 pares de nucleótidos complementarios, apareados de manera similar a la observada en la doble hélice del ADN. En la punta de uno de los brazos confluyen los extremos 5’ y 3’ del ARNt. El extremo 3’ sobresale, de modo que queda expuesto su trinucleotido CCA, incorporado durante el procesamiento del ARNt en el núcleo

El brazo que estamos analizando recibe el nombre de aceptador, debido a que el aminoácido se liga a la adenina del trinucleotido CCA. Los tres brazos restantes poseen en sus extremos libres secuencias de 7 a 8 nucleótidos no apareados, con forma de asas, cuyas denominaciones derivan de los nucleótidos que las caracterizan. Una de ellas, por contener dihidroxiuridinas (D), se denomina asa D. otra contiene el triplete de nucleótidos del anticodón, de manera que su composición varía en cada tipo de ARNt según el aminoácido que transporta. La tercera se conoce como asa T, debido a la secuencia T Ψ C que la identifica.

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Vimos que la letra T simboliza a la ribotimidina y la Ψa la seudouridina. Entre los dos últimos brazos nombrados suele hallarse un asa adicional, llamada variable porque su longitud difiere bastante en los distintos ARNt.

Un plegamiento ulterior le da a los ARNt una configuración tridimensional distinta, de modo que la hoja de trébol se convierte en una estructura con aspecto de L. El cambio se debe al establecimiento de formas inusuales de apareamiento entre ciertos nucleótidos, algunos de los cuales se combinan con dos nucleótidos a la vez. Formada la L, en una de sus puntas se localiza el brazo aceptador y en la otra punta el triplete de bases del anticodón. Las asas T y D quedan ubicadas en el punto de encuentro de los dos brazos de la L.

El aminoácido se liga a su ARNt especifico por la acción de una enzima llamada aminoacil-ARNt sintetasa, que cataliza la unión en dos pasos. Durante el primero, el aminoácido se liga a un AMP, con el cual forma un aminoácido-AMP (Por ejemplo, leucinil-AMP, fenilalanil-AMP, lisinil-AMP, metionil-AMP, etc.). Dado que el AMP deriva de la hidrolisis de un ATP, se libera un pirofosfato (PPi) y energía, que también pasa al aminoacil-AMP. En el segundo paso esa energía es utilizada por la aminoacil-ARNt sintetasa para transferir el aminoácido del amino-acil-AMP a la A del trinucleotido CCA del ARNt compatible y formar así una molécula crucial para la síntesis proteica: el aminoacil-ARNt Ami capaz de reconocer el codón complementario en el ARNm.

EXISTEN 20 AMINOACIL-ARNT SINTETASAS DIFERENTES

Existen 20 aminoacil-ARNt sintetasas diferentes, cada una diseñada para reconocer un tipo de aminoácido y a la vez el ARNt compatible con él. Cada aminoacil-ARNt sintetasa puede identificar al ARNt correcto – y unir el aminoácido a su brazo CCA - por señales emanadas del anticodón, la parte más específica del ARNt. No obstante, en la mayoría de los ARNt existen otras señales que son reconocidas por la enzima, en general ciertas combinaciones de nucleótidos cercanas al anticodón.

Esta es la causa por la cual cada uno de los 31 tipos de ARNt transporta solo uno de los 20 tipos de aminoácidos usados