Traducció (genètica)

La traducció és el segon procés de la síntesis proteica (part del procés general de l'expressió gènica) que ocorre en tots els sers vius. Es produïx en el citoplasma, a on es troben els ribosoma; en la cèlula eucariota ocorre també en el retícul endoplasmático rugoso (RER), i les mitocondrias tenen el seu propi procés de traducció. Els ribosoma estan formats per una subunidad chicoteta i una gran, que rodegen a el ARN. En la traducció, l'ARN mensager es decodifica per a generar una cadena específica d'aminoàcits, cridada polipèptit (el producte de la traducció), d'acort en les regles especificades pel còdic genètic. És el procés que convertix una seqüència de ARN mensager en una cadena d'aminoàcits per a formar una proteïna. És necessari que la traducció venja precedida d'un primer procés de transcripció. Les fases de la traducció són tres: iniciació, elongació i terminació, durant els quals es va donant el creiximent del polipèptit. Cada pas de la traducció està regulat per diversos factors proteics i molècules d'energia, lo que garantisa la llectura precisa dels codones i el plegament adequat de la cadena polipeptídica resultant en una proteïna funcional.

Mecanismes bàsics

Esquema general del mecanisme de traducció.

l'ARNm porta l'informació genètica codificada en forma de seqüència de ribonucleótidos des dels cromosomes fins als ribosoma. Els ribonucleótidos són "llegits" per la maquinària traductora en una seqüència de triplets de nucleòtits cridats codones. Cada u d'estos triplets codifica un aminoàcit específic. L'ribosoma i les molècules de ARNt traduïxen este còdic per a produir proteïnes. El ribosoma és una estructura en vàries subunidades que conté ARNr i proteïnes. És la "fàbrica" en la que s'unixen els aminoàcits per a formar proteïnes. El ARNt són chicotetes cadenes de ARN no codificador (de 74-93 nucleòtits) que transporten aminoàcits a l'ribosoma. Els ARNt tenen un lloc per a ancorar-se a l'aminoàcit, i un lloc cridat anticodón. El anticodón és un triplet de ARN complementari al triplet de ARNm que codifica al seu aminoàcit. l'aminoacil-ARNt sintetasa (una enzima) cataliza l'enllaç entre els ARNt específics i els aminoàcits que concorden en els seus anticodones. El producte d'esta reacció és una molècula de aminoacil-ARNt. Esta aminoacil-ARNt viaja a l'interior de l'ribosoma, a on els codones de ARNm s'enfronten en els anticodones específics del ARNt per mig del emparejamiento de bases. Després s'utilisen els aminoàcits que porten els ARNt per a montar una proteïna. L'energia requerida per a traduir proteïnes és significativa. Per a una proteïna que continga n aminoàcits, el número d'enllaços fosfat d'alta energia necessaris per a traduir-la.

Traducció procariota

Iniciació

Procés d'iniciació de la traducció en les cèlules procariota.

L'iniciació de la traducció en procariotas supon ensamblar els components del sistema de traducció, que són: les dos subunidades ribosómicas, l'ARNm a traduir, el primer aminoacil-ARNt (el ARNt carregat en el primer aminoàcit), GTP (com a font d'energia) i factors d'iniciació que ajuden a ensamblar el sistema d'iniciació. L'iniciació procariota és el resultat de l'associació de les subunidades chicoteta i gran de l'ribosoma i l'acoplament del primer aminoacil-ARNt (fmet-ARNt) en el codón d'iniciació o d'inici o de començ per mig del emparejamiento de bases anticodón-codón.

El ribosoma consta de tres llocs: el lloc A, el lloc P i el lloc E. El lloc A és el punt d'entrada per al aminoacil-ARNt (llevat para el primer aminoacil-ARNt, fmet-ARNt, que entra en el lloc P). El sitie P és a on es "estaja" el peptidil-ARNt. I el lloc I és el lloc d'eixida de el ARNt, una volta descarregat despuix d'oferir el seu aminoàcit a la cadena peptídica en creiximent.

L'iniciació de la traducció en procariota comença en les subunidades 50s i 30s sense associar. El IF-1 (factor d'iniciació 1) bloqueja el lloc A per a assegurar que el fMet-ARNt només es pot acoplar al sitie P i que cap atre aminoacil-ARNt pot acoplar-se al lloc A durant l'iniciació, mentres que el IF-3 bloqueja el lloc I i evita que les dos subunidades s'associen. El IF-2 és una GTPansa chicoteta que s'associa en el fmet-ARNt i li ajuda a acoplar-se en la subunidad ribosómica menuda. El ARNr 16s de la subunidad ribosómica chicoteta 30S reconeix el lloc d'acoplament ribosómico del ARNm (la seqüència Shine-Dalgarno, 5-10 parells de bases per davant del codón d'iniciació (AUG). La seqüència Shine-Dalgarno solament es troba en les procariota). Açò ajuda a posicionar correctament l'ribosoma sobre el ARNm per a que el lloc P estiga directament sobre el codón d'iniciació AUG. El IF-3 ajuda a posicionar el fmet-ARNt en el lloc P, de manera que el fmet-ARNt interactua per mig del emparejamiento de bases en el codón d'iniciació de el ARNm (AUG). L'iniciació termina quan la subunidad ribosómica gran s'unix al sistema provocant el desacoplament dels factors d'iniciació. Cal tindre en conte que les procariota poden distinguir entre un codón normal AUG (que codifica la metionina) i un codón d'iniciació AUG (que codifica la formilmetionina i indica el començ d'un nou procés de traducció).

Elongació

L'elongació de la cadena polipeptídica consistix en l'adició d'aminoàcits a l'extrem carboxilo de la cadena. Comença quan el nou aminoacil-ARNt s'acopla en el lloc A. El factor d'elongació La teua (EF-La teua), una chicoteta GTPansa, facilita este acoplament. Ara el lloc P conté el començ de la cadena peptídica de la proteïna a codificar i el lloc A té el següent aminoàcit que deu afegir-se a la cadena peptídica. El polipèptit creixent que està conectat a el ARNt en el lloc P es desacopla de el ARNt i es forma un enllaç peptídico entre l'últim dels aminoàcits del polipèptit i l'aminoàcit que està acoplat a el ARNt en el lloc A. Este procés, conegut com formació de l'enllaç peptídico, està catalizado per una ribozima, la peptidil-transferasa, una activitat intrínseca al ARNr 23s de l'unitat ribosómica 50s. En este punt, el lloc A ha format un nou péptido, mentres que el lloc P té un ARNt descarregat (ARNt sense aminoàcit). En la fase final de l'elongació, la translació, l'ribosoma es mou 3 nucleòtits cap a l'extrem 3' de el ARNm. Com els ARNt estan enllaçats a el ARNm per mig del emparejamiento de bases codón-anticodón, els ARNt es mouen respecte a l'ribosoma rebent el polipèptit naixent del lloc A a el sitie P i movent el ARNt descarregat al lloc I d'eixida. Este procés està catalizado pel factor d'elongació G (EF-G) gastant un GTP.

L'ribosoma continua traslladant els codones restants de el ARNm mentres seguixen acoplant-se més aminoacil-ARNt al lloc A, fins que l'ribosoma alcança un codón de parada (codón de terme) en el ARNm (UAA, UGA o UAG).

Terminació

La terminació ocorre quan un dels tres codones de terminació o de parada entra en el lloc A. Estos codones no són reconeguts per cap ARNt. Sí són reconeguts, en canvi, per un tipo de proteïnes, cridades factors de lliberació; concretament, per la RF-1 (que reconeix els codones de parada UAA i UAG) o la RF-2 (que reconeix a el UAA i a el UGA). Un tercer factor de lliberació, el RF-3, cataliza la lliberació produïda per el RF-1 i el RF-2 al final del procés de terminació. Estos factors disparen la hidrólisis de l'enllaç éster de la peptidil-ARNt i la lliberació de l'ribosoma de la proteïna recent sintetisada. O el fi de la fase.

Reciclage

El sistema de post-terminació format al final de la terminació consistix en el ARNm en el codón de terminació en el lloc A, els ARNt i l'ribosoma. La fase de reciclage de l'ribosoma és responsable del desmantellament del sistema ribosómico posterior a la terminació. Una volta que la proteïna nova és lliberada durant la terminació, el factor de reciclage de l'ribosoma i el factor d'elongació G (EF-G) es posen en funcionament per a lliberar el ARNm i els ARNt dels ribosoma i deslligar els ribosoma 70s en les subunidades 30s i 50s. l'IF-3 també ajuda al procés de reciclage de l'ribosoma, i convertix a les subunidades transitòries desacopladas en subunidades estables, i s'enllaça en les subunidades 30s. Açò "recicla" els ribosoma per a posteriors rondes de traducció.

Polisomas

La traducció és eixecutada per varis ribosoma al mateix temps. Pel gran tamany dels ribosoma, solament es poden acoplar a el ARNm a una distància de 35 nucleòtits uns d'uns atres. El sistema consistent en un ARNm i un cert número d'ribosoma es diu polisoma o poliribosomas.

Efecte dels antibiòtics

Hi ha varis antibiòtics que interferixen en el procés de traducció de les bactèries. Exploten les diferències entre els mecanismes de traducció procariótica i eucariótica per a inhibir selectivament la síntesis de proteïnes en les bactèries, sense afectar a l'hoste. Alguns eixemples d'ells són:

• La puromicina té una estructura similar al aminoacil-ARNt de la tirosina. Per tant, s'enllaça al lloc A de l'ribosoma i participa en la formació d'enllaços peptídicos, produint peptidil-puromicina. No obstant, no pren part en la translació i es desacopla ràpidament de l'ribosoma, causant una terminació prematura de la síntesis del polipèptit.
• l'estreptomicina provoca una mala llectura del còdic genètic en les bactèries a concentracions relativament baixes i inhibix l'iniciació a concentracions majors, enllaçant-se a la subunidad ribosómica 30s.
• Uns atres aminoglucósidos, com la tobramicina i la kanamicina, eviten l'associació ribosómica al final de la fase d'iniciació i provoquen una mala llectura del còdic genètic.
• Les tetraciclinas bloquegen el lloc A de l'ribosoma, i eviten l'acoplament dels aminoacil-ARNt.
• El cloranfenicol bloqueja la fase de la transferència peptídica de l'elongació en la subunidad ribosómica 50s, tant en les bactèries com en les mitocondrias.
• Els macrólidos i les lincosamidas s'enllacen a les subunidades ribosómicas 50s, i inhibixen la reacció de la peptidiltransferasa o la translació, o abdós coses.