Biosíntese de proteínas

A biosíntese de proteínas é o proceso por medio co cal as células biolóxicas xeran novas proteínas; está equilibrado pola perda de proteínas celulares por medio da súa degradación ou exportación. A tradución de proteínas é a ensamblaxe dos aminoácidos polos ribosomas, e é a parte esencial da vía biosintética das proteínas, que está precedida da formación do ARN mensaxeiro (ARNm) e a aminoacilación do ARN transferente (ARNt), e vai acompañada do transporte cotraducional, e sucedido pola modificación postraducional. A biosíntese de proteínas está estritamente regulada en varios pasos,Kafri M, Metzl-Raz E, Jona G, Barkai N. 2016. The Cost of Protein Production. Cell Rep 14:22–31. https://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2015.12.015 principalmente durante a transcrición (síntese de ARN a partir dun molde de ADN) e a tradución (a unión dos aminoácidos para formar a cadea polipeptídica a partir da información codificada no ARN).

O segmento de ADN correspondente a un cistrón é transcrito nun ARN mensaxeiro inmaturo, que sofre un procesamento dando lugar ao ARNm maduro, que se transportará ao citoplasma e se utilizará como molde na síntese da cadea polipeptídica. A proteína é xeralmente sintetizada directamente a partir da tradución do ARNm. Porén, cando unha proteína debe estar dispoñible inmediatamente ou en grandes cantidades, prodúcese unha proteína precursora. Unha proproteína é unha proteína inactiva que contén un ou máis péptidos inhibidores que pode ser activada cando a secuencia inhibidora se elimina por proteólise durante a modificación postraducional. Unha preproteína é unha forma que contén unha secuencia sinal (un péptido sinal N-terminal) que determina que a proteína se ten que inserir nunha membrana ou a través de membranas, é dicir, diríxea a un obxectivo para a secreción. O péptido sinal é separado no retículo endoplasmático. As preproproteínas teñen ambas as secuencias (inhibidora e sinal) aínda presentes.

Na síntese de proteínas, o ARNm únese ao ribosoma e unha serie de moléculas de ARNt son cargadas cos aminoácidos apropiados e levadas ao ribosoma, onde os seus anticodóns se aparean cos codóns complementarios do ARNm. Os aminoácidos son despois enlazados para formar a cadea proteica en crecemento, e os ARNt que deixaron alí o aminoácido que portaban e xa están baleiros son liberados do ribosoma. Este complexo proceso completo realízase no ribosoma, o cal está formado por ARN ribosómicos e máis de 50 proteínas diferentes. O ribosoma únese ao inicio do ARNm e móvese ao longo del, expoñendo os sucesivos codóns aos ARNt que van chegando ao ribosoma.Alberts, Bruce. Molecular Biology of the Cell, 5e. New York: Garland Science, 2008.

A biosíntese de proteínas, aínda que é moi similar, é diferente en procariotas e eucariotas.

 Transcrición 

miniatura|Diagrama que mostra o proceso de transcrición

A transcrición é a síntese dun ARN a partir dun molde de ADN. O ARN sintetizado é unha copia complementaria dunha das cadeas do ADN. A complementariedade de bases é sempre (de ADN a ARN) adenina-uracilo, timina-adenina, guanina-citosina, citosina-guanina.
Na transcrición dun xene que codifica unha proteína xérase un ARNm complementario do xene. A febra da que se copia denomínase febra molde. A transcrición pode dividirse en 3 etapas: iniciación, elongación e terminación, cada unha regulada por un gran número de proteínas como factores de transcrición e coactivadores que aseguran que o xene se transriba correctamente.

A transcrición ocorre no núcleo celular, onde se encontra o ADN, pero tamén hai transcrición en mitocondrias e cloroplastos, que teñen o seu propio ADN. A hélice do ADN debe abrirse para que entren os encimas que interveñen na transcrición (ARN polimerases) e quede exposta a febra molde. O encima helicase realiza esta pertura. A ARN polimerase le a febra molde do ADN en sentido 3'-5', e coloca os nucleótidos complementarios facendo crecer o ARN formado en dirección 5'-3'.

O primeiro produto da transcrición é diferente en procariotas e eucariotas, xa que en procariotas o produto é un ARNm, que está listo para traducirse, sen que necesite modificacións postranscricionais, mentres que, nas células eucariotas, o primeiro produto é un transcrito primario inmaturo, que debe sufrir un procesamento postranscricional para estar listo para traducirse e ser transportado ao citoplasma; esta modificación consiste na colocación dunha carapucha de 7-metilguanosina, unha cola poli-A e a eliminación dos intróns (seccións non codificantes do xene), mediante un proceso chamado empalme (splicing).

Ademais do ARNm, tamén se transcriben a partir de xenes do ADN os outros ARN que interveñen na tradución, como son os ARNr e os ARNt.

 Tradución 

miniatura|300px|Diagrama da tradución de proteínas
miniatura|300px|Tradución de proteínas nun ribosoma.

É a ensamblaxe dos aminoácidos para formar a cadea proteica, que ten lugar no ribosoma a partir da información traída polo ARNm.
En eucariotas a tradución ocorre no citoplasma, onde se encontran os ribosomas (aínda que estes se forman no nucléolo). Hai ribosomas no citosol, retículo endoplasmático rugoso (e ás veces sobre a envoltura nuclear adxacente) e dentro de mitocondrias e cloroplastos). Os ribosomas constan de dúas subunidades formadas por ARNr e proteínas, e a eles únese o ARNm. Na tradución a secuencia de codóns de nucleótidos do ARNm é descodificada para construír un polipéptido ou proteína coa secuencia de aminoácidos correspondente, segundo as regras do código xenético. A tradución consta de catro fases: activación, iniciación, elongación e termination.

Na activación, enlázase o aminoácido correcto ao ARN transferente correcto por enlace éster no extremo 3'-OH do ARNt. Isto non é propiamente parte da tradución, pero é un paso previo necesario, mediante o cal os ARNt se cargan cun aminoácido, que despois levarán ao ribosoma.

A iniciación consiste na unión do ARNm á subunidade menor do ribosoma polo extremo 5' do ARNm coa axuda de factores de iniciación, e outras proteínas axudan neste proceso.

A elongación ocorre cando o seguinte aminoacil-ARNt (ARNt cargado) se une ao ribosoma xunto cunha molécula de GTP e un factor de elongación. Os anticodóns dos ARNt que van entrando son complementarios dos codóns.

A terminación do polipéptido ocorre cando se chega a un codón de stop do ARNm (poden ser os codóns UAA, UAG e UGA). Cando isto acontece, un factor de liberación causa a liberación do polipéptido do ribosoma.

Algúns antibióticos teñen a capacidade de deshabilitar ou inhibir a tradución de proteínas, como a anisomicina, cicloheximida, cloranfenicol, tetraciclina, estreptomicina, eritromicina, puromicina, etc.

 Eventos durante ou a continuación da tradución de proteínas 

Os eventos que acontecen durante ou a continuación da biosíntese son a proteólise, modificación postraducional e o pregamento das proteínas.
A proteólise pode eliminar residuos de aminoácidos na rexión N-terminal, C-terminal ou interna.
O extremo terminal ou as cadeas laterais do polipéptido poden estar suxeitas a unha modificación postraducional. Estas modificacións poden ser necesarias para a correcta localización celular ou a función natural da proteína.
Durante e despois da síntese, as cadeas de polipéptidos a miúdo se pregan para adoptar as súas estruturas nativas secundarias ou terciarias. Isto denomínase pregamento das proteínas e é necdesario para o correcto funcionamento da proteína. Non obstante, isto non afecta á secuencia de aminoácidos resultado da biosíntese da proteína.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
Dogma central da bioloxía molecular
Cistrón
Expresión xénica
Código xenético
Operón
Síntese de péptidos
Produción de proteínas (biotecnoloxía)

 Ligazóns externas 
 Simulación Java interactiva da iniciación da transcrición.De Center for Models of Life no Instituto Niels Bohr.
 Un sitio web centrado principalmente na síntese de proteínas.

Categoría:Expresión xénica
Categoría:Proteínas
Categoría:Metabolismo