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