Biotecnología 1: Tarea 4
Vean estos dos videos, complementando la información con lo que vimos en clase, de igual forma detalla omisiones, el primer ejemplo es tradicional (con múltiples omisiones)
Luego revisen el segundo video y lo que hacia la gente antes de poder hacer animaciones (1971), estudiantes de licenciatura, en la época hippie:
Como dato curioso de este segundo video:
Directed in 1971 by Robert Alan Weiss for the Department of Chemistry of Stanford University and imprinted with the «free love» aura of the period, this short film continues to be shown in biology class today. It has since spawn a series of similar funny attempts at vulgarizing protein synthesis. Narrated by Paul Berg, 1980 Nobel prize for Chemistry.
Fecha limite de entrega, lunes 3 de marzo.
13 comentarios
Aburto Cadena Leslie Araceli
Omisiones del video reciente de traducción:
1) No menciona que las subunidades del ribosoma son 30s y 50s, sólo que son dos subunidades.
2) No menciona la estructura de los tRNA, sólo dice que llevan el codón en el brazo del anticodón y que van uniendo los codones para la formación de proteínas.
3) No menciona en ningún momento que la síntesis de proteínas empieza en el extremo amino terminal y avanza hacia el extremo carboxilo terminal.
Omisiones del video de los 70´s de traducción:
1) Tampoco menciona que la síntesis de proteínas empieza en el extremo amino terminal y avanza hacia el extremo carboxilo terminal.
2) No menciona los sitios A, P y E.
3) No menciona la existencia y funcionamiento de las aminoacil t-RNA sintetasas.
El trabajo del mRNA es transportar el mensaje de los genes desde el DNA hasta el ribosoma para la producción de la proteína en particular para la que cada gen codifica. Los ribosomas utilizan la copia de información genética del mRNA para ensamblar aminoácidos en las proteínas tridimensionales esenciales para la vida.
El ribosoma está compuesto de una subunidad grande y una subunidad pequeña (30s y 50s en ecuariontes, ) que se ensamblan al rededor del mRNA, el cual pasa a través del ribosoma como una cinta de computadora. Los aminoácidos son transportados al ribosoma unidos a tRNA`s específicos. Cada tRNA tiene un extremo CAA 3`en donde se une su aminoácido específico con ayuda de una aminoacil tRNA sintetasa específica. La sububnidad pequeña del ribosoma, con ayuda del factor de iniciación I, posiciona al mRNA (UTR 5`) de forma que puede ser leído en grupos de tres letras conocidos como codones. Cada codón en el mRNA encaja con su respectivo anticodón en moléculas de tRNA. La subunidad grande del ribosoma remueve cada aminoácido y lo agrega la creciente cadena de proteína. En el ribosoma hay tres regiones, la región A(aminoacil), P(peptidil) y E(exit). La adición de un aminoácido se da en un proceso de tres pasos. Primero el primer tRNA entra al sito-A con la ayuda del factor de iniciación II y con la liberación de energía para la formación del enlace codón anticodón, la incorporación de los demás aminoácidos al complejo ribosomal es llevada por un factor-T y GTP. Después de comprobarse en enlace correcto, el tRNA pasa al sito-P, en donde el aminoácido es agregado a la cadena peptídica por acción de la peptidil sintetasa (hay rRNA con actividad de transferasa). Finalmente el tRNA se mueve hacia el sito-E, recorriendo la cadena de mRNA utilizando energía (indexado), en donde es expulsado para ser reciclado. Mientras se unen los aminoácidos en dirección amino-carboxilo, la cadena de proteína emerge del ribosoma adquiriendo una configuración específica determinada por el tipo de aminoácidos que lleva. Un factor de terminación codificado por un codón de término libera el último aminoácido del ribosoma. Para que el ribosoma pueda ser reutilizado, las subunidades se separan por acción de un factor de liberación.
Traducción
El video menciona que el trabajo del ARNm es llevar el mensaje del gen a un ribosoma para la producción de una proteína.
Menciona el papel que desempeñan los ribosomas, llamándolas “máquinas catalíticas” que utilizan el ARNm para ensamblar bloques de aminoácidos para formar proteinas en tres dimensiones que son esenciales para la vida.
¿Y cómo funciona este mecanismo?
Menciona como esta conformado el ribosoma, “El ribosoma se compone de una unidad grande y una pequeña que se montan sobre el ARNm que luego pasa a través del ribosoma como una cinta transportadora”.
Hacen referencia a los ARNt como bloques de construcción de aminoácidos, cabe mencionar que son ARNt específicos. Mencionan la forma en que se debe leer y el nombre con el cual se le conoce (codones). Como sabemos cada codón en el ARNm coincide con un anti-codón de una molécula de ARN t.
Menciona una de las partes más importantes del ribosoma, los tres sitios (sitio A, sitio P y el sitio E). También mencionan los tres pasos para la adición de aminoácido.
1ro) El ARNt entra al ribosoma en el sitio A, y se postra en una posición de codón/anti-codón con el ARNm.
2do) El ARNt se desplaza al sitio P y los aminoácidos se van añadiendo al final de la cadena de aminoácidos.
3ro) el ARNt se traslada al sitio E para luego ser expulsado del ribosoma para ser reciclado.
Finalmente la síntesis de proteinas procede, la cadena emerge del ribosoma; se pliega en una forma precisa, determinado por el orden exacto de los aminoácidos.
Observaciones
• Explica todos los procesos que se realizan para que se formen las proteinas.
• Mencionan de manera detalla la actividad de los tres sitios, un parte fundamental para entender la síntesis de una proteína.
• No menciona el origen del RNAm, nosotros ya vimos otros videos donde explican su origen.
• No mencionan que se realiza de manera unidireccional pues ocurre siempre en dirección N-terminal a C-terminal.
• No mencionan las Proteínas enzimáticas y no enzimáticas, denominadas factores de traducción.
• No menciona que el RNAm debe de estar maduro, hablamos del codón de iniciación (AUG) es que sirve para que esté sea identificado por el ribosoma con la ayuda de múltiples factores de iniciación ,una cola de poli A y la eliminación de los intrones ya que no codifican.
• No mencionan los diversos eventos que posibilitan que la proteína logre su estado funcional, entre los que se encuentran: la eliminación de aminoácidos de los extremos y del interior de la cadena; la transformación de los aminoácidos en reacciones de hidrolización, obteniéndose hidroxiprolina y hidroxilisina, aminoácidos que aparecen en el colágeno; incorporación de grupos prostéticos, incorporación de metales en las metaloproteínas, formación de enlaces disulfuro, glicosilaciones y el ensamblaje de subunidades en las proteínas oligoméricas.
• No mencionan a los Ribonucleósidos trifosfatados como fuente de energía.
Las omisiones, que no se mostraron en el video fueron que el inicio de la traducción es iniciado por factores de iniciación en el ribosoma. El condón AUG tiene la función de iniciar, por medio de una señal al aminoacil-ARNt, que es el metionil-ARNt iniciador, este incorpora a la metionina en el interior de la cadena polipeptida.
La iniciación de la traducción es a través del complejo que se forma con el ribosoma, factores de iniciación y la energía suministrada por el GTP, en las dos subunidades del ribosoma, menor y grande, en donde, la primera aparea el tRNA con los codones de mRNA, mientras que la subunidad mayor cataliza la formación de enlaces peptídicos que unen a los aminoácidos entre sí y llevan la formación de una cadena polipeptídica. Las dos subunidades se reúnen sobre una cadena una molécula de mRNA, cerca de su comienzo de extremo 5´, para iniciar la síntesis de la proteína, en donde se requiere de energía por GTP y factores de iniciación.
En el video, se menciona que el ribosoma, esta constituido por un: sitio A (aminoacil), sitio P (peptidil) Y sitio E, entonces una ve formado el complejo. Después ocurre el enlace polimerizante, en donde los aminoácidos se unen a un factor de elongación en presencia de GTP. La entrada de cada ARNt al sitio A del ribosoma con un consiguiente gasto de energía (GTP). El complejo entra al sitio A regido por la complementariedad codón-anticodón por lo que se require de una prueba de lectura del codón. Cuando los ARNt están correctamente situados ocurre la formación del enlace peptídico con la acción de la peptidil transferasa. En esta fase se localiza el codón que ocupará el sitio A para que pueda entrar el aminoacil-ARNt. Esto requiere un movimiento de traslocación y que ocurre simultáneamente con la salida del aminoacil-ARNt descargado.
Para la finalización de la traducción el codón de terminación es reconocido por un factor de liberación unido al GTP. Dicho complejo se une al ribosoma en el sitio A y con la hidrólisis del GTP se produce la liberación de la cadena polipeptídica sintetizada y el desensamblaje de la maquinaria sintetizadora.
Bibliografía:
– B. Alberts, A. Jhonson, J.Lewis, M.Raff, K.Roberts and P.Walter, Biologia Molecular de la Célula . 4ª edition., Ediciones Omega, pag 243-253
– http://www.um.es/molecula/dupli03.htm
El mRNA lleva el metraje del DNA al ribosoma para producir la proteína para la cual codifica. La subunidad pequeña del ribosoma toma al mRNA para ser leído en tripletes llamados codones. Estos se prueban contra el anticodón del tRNA, y se unen cuando existe complementariedad. La subunidad grande coloca al tRNA en su lugar en el sitio A, luego lo pasa al sitio P donde el aminoácido es pegado a la secuencia polipeptídica, por último, el tRNA sin aminoácido pasa al sitio E para ser liberado y reciclado. Lo que omite el video es lo siguiente:
No indica que el codón de inicio es el mismo que para metionina.
Que existe un doble control para no errar en el match correcto entre tRNA, aminoácido y mRNA; la enzima aminoacil-tRNA sintetasa une al aminoácido con su correspondiente tRNA, existe una enzima distinta para cada aminoácido y usa ATP hacer la unión.
También olvida que hay un codón de paro al final, y que al ser leído, provoca la separación de las subunidades del ribosoma y la liberación del mRNA y la proteína.
El mecanismo de elongación de la cadena polipeptídica es como sigue:
1) un tRNA se une al sitio A por reconocimiento de codón-anticodón con el mRNA, el sitio P también tiene un tRNA con el aminoácido unido al resto de la cadena polipeptídica.
2) se rompe el enlace del aminoácido con el tRNA del sitio P, y éste a.a. se une con su homólogo del tRNA del sitio A. El mRNA se mueve 3 sitios en dirección 5′ y el tRNA del sitio A pasa el P y el del P pasa al E.
3) un cambio conformacional en el ribosoma libera al tRNA del sitio E y permite la entrada de otro tRNA en el sitio A, cerrando el ciclo.
Por último, no menciona la presencia de los 2 factores de elongación (EF-Tu y EF-G), los cuales entran y salen del ribosoma en cada ciclo, hidrolizando GTP en GDP y sufriendo cambios conformacionales, esto eficientiza, acelera y hace mucho más preciso el proceso.
El ribosoma está formando por 2 subunidades, una grande y una pequeña, tanto en eucariontes como en procariontes. Ahí se lleva acabo la traducción.
El mRNA llega y se une con la subunidad pequeña del ribosoma, después de que ocurre esto, llega y se une la subunidad grande. El mRNA cuenta con una guanina modificada en el extremo 5′ que reconoce al ribosona y evita ser degradado para esto necesita factores de iniciación. Después tiene la región UTR que regula la traducción.
El tRNA llega al sitio A, se encuentra el codón de inicio AUG con el anticodón del tRNA que le correponde y se inicia la traducción.
El primer tRNA se mueve al sitio P, luego llega otro ARNt y reacciona con el que está en el sitio P (reacción dada por el rRNA) para formar el primer enlace peptídico entre los 2 aminoácidos que se acaban de formar.
Así se va formando la cadena de aminoácidos que va a formar una proteína, el tRNA pasa del sitio A al P y al final se va al sitio E donde es desechado. Cuando llega el codón de paro, se une un factor de liberación y el ribosoma se desensambla.
Para que el ribosoma pueda moverse a lo largo del mRNA se requiere energía, para eso están los factores de elongación los cuales usan GTP; cada que se forma un nuevo enlace peptídico se usa un factor.
Ambos videos omiten explicaciones y descripciones de las estructuras del tRNA y aminoacyl-tRNA, así como las subunidades ribosomales, lo cual es importante para comprender su función. Otros detalles omitidos en los videos son cuando el tRNA se une al aminoácido de su anticodón y se transforma en aminoacyl-tRNA. Este llega al sitio A del Ribosoma. Para lograr esta unión, tRNA se une al factor de elongación y libera GTP para unirse al ribosoma. A su vez, el ribosoma se pega al 5′ UTR del mensajero, en sitios de unión al ribosoma Shine-Dalgarno. La unión precisa del tRNA con el mRNA (codón-anticodón) la realiza la subunidad 16s de RNA ribosomal. Por otro lado, tampoco diferencía entre subunidades ribosomales de eucariontes y procariontes, teniendo estas diferentes unidades de sedimentación. Otro detalle es que en ambos videos el mRNA es el que se mueve para que llegue otro tRNA y ocupe el sitio A, mientras el anterior tRNA se cambia al sitio P. En la literatura, quien se trasloca es la subunidad ribosomal mayor. También se omite el “proofreading” que permite evitar errores en los aminoácidos pegados, con gasto de GTP. Pero, a grandes rasgos los videos son informativos y, especialmente el segundo, casi completo.
En el primer video nos muestra solamente a partir de que el mARN es liberado hacia el citoplasma. El mRNA llega al ribosoma, donde ya está ancladas las sub unidades; entra al sitio A donde la tRNA reconoce al codon para poder iniciar la traducción del mRNA de 5´a 3´ y hay un gasto de energía, avanza hacia el sitio P del ribisoma, donde se forma el enlace peptídico de la proteína que se está sintetizando; finalmente llegan muchos tRNA con sus aminoácidos corresponientes para anclarlos a la cadena peptídica en formación, y hasta que llegue un codón de paro, se corta la proteína y se libera en el sitio E. Una vez liberada, va adquiriendo su conformación 3D. El segundo video, es mucho más ilustrativo: como es el acople de subunidades, muestra en cada acción que se libera energía, aunque no muestre con claridad los tres sitios A, P y E.
En el video hace falta mencionar cosas que vimos en clase como la región o secuencia Shine-Dalgarno (SD), que es el primer paso clave para poder reconocer el ribosoma al RNAm, de la misma manera no mencionan la importancia que debe de tener la secuencia posterior a la SD, que es por ejemplo una metionina, compuesta por los nucleótidos (AUG), si bien esta secuencia de inicio para este aminoácido no siempre es necesaria, bien una proteína estable o bien formada si la posee, creo que es importante que la hubiesen mencionado, posteriormente ya en el proceso del quita y pega de los aminoácidos dentro de la subunidad del ribosoma, hacen falta mencionar por ejemplo la especificidad del tRNA, ya que solo la ejemplifican como una molécula verde que se encarga de remover y pegar cada aa en la nueva síntesis de proteínas, sin embargo vimos en clase que esta molécula, de buena forma nombrada aminoacil tRNA sintetasa posee una forma particular (linearmente) que tras la fosforilación de un complejo de alta energía (como el GTP) lleva a cabo este proceso, esto último tampoco lo menciona en el video, durante el momento en el que se unen los aa, no mencionan tampoco el enlace peptídico entre estos aa, los cuales mantienen la estabilidad del complejo ribosomal y el mRNA para el cambio o avance del ribosoma hacia los siguientes aa, es decir el movimiento y cambio de sitios de A (Aminoacil) al sitio P (Peptidil), es decir mencionan que existen estos sitios pero no como es que se relacionan específicamente con el mRNA, finalmente para la terminación de la traducción tampoco especifican como se disocia este complejo ribosoma-mRNA que es (si es que mis apuntes no están mal) la liberación dentro del complejo de síntesis una molécula de agua, lo cual disocia este complejo formado pero antes, para detener este proceso de traducción se necesita de un factor de terminación de la traducción que bien puede ser la secuencia UAA que da la señalización del fin de la traducción, este último tampoco es mencionado en el video.
TRADUCCIÓN
Una vez formado el mRNA maduro en el núcleo de la célula eucariota, éste es exportado del núcleo a través del complejo del poro nuclear (que son orificios en la membrana nuclear) por donde sale ésta molécula para dirijirse al citoplasma, y comenzar con la traducción para la síntesis de proteínas específicas codificadas por genes. En el citoplasma se encuentran los ribosomas, la maquinaria que se encarga de ensamblar aminoácidos para formar cadenas de polipéptidos ó proteínas esenciales para la vida. El ribosoma está compuesto de una subunidad pequeña y una grande al que se ensambla el mRNA, el cual va pasando a través del primero como una cinta. El aminoácido es llevado al ribosoma acoplado a la molécula de tRNA específica. El mRNA en la pequeña subunidad del ribosoma es leído en grupos de tres letras conocidos como codón. Cada codón en el mRNA se acopla ó se encuentra al anti codón en la base de tRNA. La subunidad grande del ribosoma elimina cada aminoácido del tRNA y lo junta a la cadena creciente de proteína. La enzima AMINOACIL-tRNA SINTETASA catalizan la unión de cada aminoácido a su molécula de tRNA específica. Por lo tanto los codones del mRNA es traducido a una gran secuencia de aminoácidos. Hay tres partes dentro del ribosoma, designadas como sitio A, P y E. La adición de cada aminoácido ocurre en tres pasos:
1.- El tRNA entra al ribosoma en el sitio A y éste es evaluado por el encuentro del anti codón/ codón del mRNA
2.- Una vez aprovado el encuentro, el tRNA es cambiado al sitio P, y el aminoácido llevado por ésta molécula es agregado al final de la cadena creciente de aminoácidos.
3.- El tRNA usado pasa el sitio E, en donde es liberado del ribosoma para ser reciclado. Así procede la síntesis de proteínas y la cadena final emerge del ribosoma
*El codón AUG funciona como señal de inicio para la traducción y codifica para la metionina.
*UAA, UAG, y UGA son las señales de terminación de la traducción.
Aunque la síntesis proteica es un proceso continuo tal y como lo marca el video, se puede dividir en etapas: iniciación, elongación y terminación. Además del mRNA, el tRNA y los ribosomas, el proceso requiere de una serie de proteínas llamadas factores de iniciación, factores de elongación y factores de terminación.
-Se omite que existen codones específicos para el inicio y el final de la traducción:
El ARNm se traduce empezando con el codón de inicio (AUG). Justo antes del codón de inicio en el mRNA hay una secuencia que ayuda a unir el mRNA al ribosoma conocida como “Secuencia de Shine-Dalgarno” o simplemente “sitio de unión al ribosoma”.
UAA, UAG, UGA , son codones de parada o codones sin sentido que no codifican ningún aminoácido sino indican el final de la traducción. No hay ningún tRNA que se una a un codón sin sentido, sino que se necesitan proteínas específicas llamadas “factores de liberación” (RF) que reconozcan al codón de parada y corten el polipéptido unido al tRNA final, liberando así el producto acabado.
-Se omite que existe una secuencia señal N-terminal de aprox. 20 aminoácidos (en bacterias) que indica que la proteína debe ser exportada a través de la membrana citoplasmática.
-Se omite que en el extremo 3’ o brazo aceptor, todos los tRNA tienen tres nucleótidos desapareados (CCA) que son esenciales para el funcionamiento del tRNA. Además, se necesitan contactos específicos entre regiones clave del tRNA y la sintetasa para el reconocimiento del tRNA correcto por parte de una aminoacil-tRNA-sintetasa.
Algunas omisiones
-La síntesis de proteínas depende de que el aminoácido correcto se una a la molécula de tRNA . Esta actividad la realizan las enzimas específicas denominadas aminoacil-tRNA-sintetasas.
-El sitio de unión al Ribosoma con la molécula de RNA es el en el sitio del codón AUG y es ahí donde comienza la traducción.
-En bacterias el primer AA-tRNA que inicia la síntesis es siempre un grupo formilo derivado de la metionina (F-Met-tRNA). Como la síntesis de la proteína peptídica siempre comienza por el grupo terminal (-NH2) hacia el extremo –COOH, el papel de la F-Met-tRNA es asegurar que la síntesis de la proteína se realice en esta dirección, es decir, correctamente. En los eucariontes se inicia por medio de una tRNA-Met, pero es este caso la metionina no está fosforilada.
-En E.coli, las subunidades ribosómicas menores requieren 3 factores proteicos para comenzar la síntesis de la proteína. El factor IF3 se une a la subunidad ribosómica de 30s y es necesario para su unión en el sitio de comienzo en el mRNA. IF2 se une a F-Met-tRNA iniciador y lo une al ribosoma (junto con GTP) en respuesta al primer codón UAG. IF1 participa en la interacción entre IF2 y el tRNA iniciador.
-Una vez iniciada la síntesis de la proteína se requieren otros factores para el alargamiento de la cadena peptídica: El EFTu forma un complejo con el aminoácido – tRNA y GTP y los lleva al ribosoma, se usa para llevar todos los aminoácidos – tRNA al sitio de alargamiento de la cadena, una vez que se encuentra en el sitio correcto se prodúcela hidrólisis del GTP y el EFTu es desplazado del ribosoma. El EFTs cataliza la formación del complejo anterior (EFTu – AA-tRNA y GTP). El EFG participa en el proceso de translocación cuando el ribosoma se desplaza de un codón al próximo. El factor G se une al GTP y lo transporta al ribosoma donde es hidrolizado a GDP y Pi. La energía producida se usa en la translocación y para la liberación del tRNA desacilado que se utilizó para traducir el codón anterior.
La energía utilizada para la unión peptídica se halla acumulada en el AA-tRNA y proviene de la molécula de ATP usada durante la aminoacilación del tRNA.
-Las subunidad mayor del ribosoma contiene la enzima peptidil transferasa que cataliza la formación de la unión peptídica.
-La terminación de la síntesis de la cadena polipeptídica ocurre cuando el ribosoma 70s que transporta el peptidil-tRNA alcanza un codón de terminación (UAA,UGA y UAG).
Bibliografía:
De Robertis Eduardo, 1989, Fundamentos de biología celular y molecular, 2da edición, Editorial El Ateneo, Buenos Aires, Argentina; Pags: 348-352.
El mRNA en los eucariontes sale del núcleo para producir una proteína. Se procesa por el ribosoma presentes en el citoplasma para crear una proteína.
El ribosoma está compuesto por dos subunidades, la subunidad 30s pequeña de la subunidad grande de 50s , (para eurocariontes 40s y 60s respectivamente), este se encarga de ensamblar el mRNA que pasa a través de dicho ribosoma, los aminoácidos son traídos por los RNA de transferencia o tRNA’s (en verde) que cargan un aminoácido, como puede verse en el video la parte pequeña roja es el aminoácido. En el código genético podemos encontrar que cada aminoácido está codificado por uno o varios codones. Se tienen en total 64 codones que codifican 20 aminoácidos y 3 señales de stop o codones de paro de la traducción.
La subunidad pequeña posiciona al mRNA para que pueda ser leída a partir de codones que luego arma al tRNA con su específico anticodon. La subunidad mayor remueve los aminoácidos para agregarlos luego a la cadena de la proteína que se está construyendo hasta finalmente traducir la secuencia de aminoácidos por completo.
En el principio debe encontrarse el codón de inicio AUG que es metionina y al final un codón de termino por ejemplo UAG.
Se pueden localizar tres componentes en el ribosoma que son claramente distinguibles en el video, el E-site o sitio de salida del mRNA, P-site (peptidyl) encargado de la síntesis y A-site (aminoacyl) como el sitio de reconocimiento. Estos sitios a manera de una cadena de producción, primero tRNA A-site entra al ribosoma y reconoce al mRNA consiguiendo la unión por codón y anticodon después el segundo tRNA P-site se encarga de la síntesis extrayendo al aminoácido cargado y agregándolo a la cadena de aminoácidos en crecimientos y finalmente en el E-site el mRNA procesado es expulsado del ribosoma.
Hacia el final la proteína sintetizada sale del ribosoma con un plegamiento determinado por un orden o acomodo especifico de los aminoácidos para llevar a cabo su función.
Los comentarios están cerrados.