¿Cómo sintetizan las proteínas los procariotas?
La condensación de los aminoácidos en cadenas polipeptídicas en el ribosoma se consigue mediante el ciclo ribosómico. Este ciclo se puede dividir en tres procesos principales: inicio de la síntesis de la cadena peptídica, elongación de la cadena peptídica y terminación de la síntesis de la cadena peptídica. El proceso de síntesis de proteínas de las células procarióticas toma como ejemplo las células de E. coli.
1. Inicio de la síntesis de cadenas peptídicas.
1. Formación de complejos ternarios. La subunidad pequeña 30S del ribosoma se une al sitio de señal de iniciación del ARNm. Esta reacción de unión está mediada por el factor de iniciación 3 (IF3) y también participa el Mg2. Por lo tanto, se forma un complejo ternario subunidad IF3-30S-ARNm.
Iniciar formación de complejos antes de las 2.30S. Bajo la acción del factor de iniciación 2 (IF2), el ARNt de iniciación de formilmetionina (fMet-tRNA Met) se combina con el codón de iniciación (AUG o GUG) en la molécula de ARNm, es decir, el codón y el anticodón reaccionan entre sí. Al mismo tiempo, IF3 se desprende del complejo ternario para formar el complejo de preiniciación 30S, es decir, el complejo IF2-30S subunidad-ARNm-fMet-tRNAMef. Este paso también requiere la participación de fGTP y Mg2.
3.70S inicia la formación de complejos. La subunidad 50S se une al complejo de preiniciación 30S mencionado anteriormente, y el IF2 se elimina al mismo tiempo para formar un complejo de iniciación 70S, es decir, el complejo Met subunidad 30S-ARNm-subunidad 50S-fMer-ARNt. En este momento, fMet-tRNA Met ocupa el sitio peptidilo (denominado sitio P o sitio donante) de la subunidad 50S, mientras que el sitio aminoacilo (denominado sitio A o sitio aceptor) de 50S está temporalmente vacante. El proceso inicial de síntesis de proteínas en células procarióticas es la activación de aminoácidos (formación de fMet-tRNAMet)
2. Prolongación de la síntesis de cadenas peptídicas
Este proceso incluye transporte, formación de enlaces peptídicos y desprendimiento. y migración Espere cuatro pasos. El alargamiento de la síntesis de cadenas peptídicas requiere dos factores de alargamiento (EF), llamados EF-T y EF-G respectivamente. Además, se requiere GTP para proporcionar energía para acelerar el proceso de traducción.
1. Llevar significa que el nuevo aminoacil-ARNt ingresa a la posición A de la subunidad grande 50S y se une al codón correspondiente en la molécula de ARNm. Basado en el complejo de iniciación 70S, se une originalmente al ARNm. El fMet-tRNAMet en la subunidad 50S ocupa el sitio P de la subunidad 50S (cuando el ciclo del paso de extensión se realiza más de dos veces, el sitio P es peptidil-tRNA. El aminoacil-tRNA recién ingresado se une a la subunidad grande A). sitio y se une al segundo codón que sigue al codón de inicio en el ARNm. Este paso requiere la participación de GTP, EF-T y Mg2.
2. El enlace peptídico se forma bajo la catálisis de la peptidiltransferasa (ver Capítulo 4) en la subunidad grande, y el formilmetionilo (o peptidilo) transportado por el ARNt en el sitio P se transfiere a la subunidad grande. aminoácido del aminoacil-ARNt recién ingresado en la posición A, es decir, el aminoácido en la posición P (o el aminoácido del extremo 3' del péptido) proporciona un grupo α-COOH, que está conectado a la posición A El grupo α-NH2 del aminoácido forma una cadena peptídica. A partir de entonces, el ARNt en el sitio P se convierte en un ARNt descargado, mientras que el ARNt en el sitio A se carga con un grupo dipeptidilo o un grupo acilo del polipéptido. Este paso requiere la presencia de Mg2 y K.
3. Desprendimiento significa el desprendimiento de ARNt descargado (como tRNAMet) en la posición P de la subunidad 50S.
4. La translocación se refiere al movimiento relativo de los ribosomas a lo largo de la cadena de ARNm (5'→3') bajo la acción de EF-G y GTP. Cada movimiento equivale a la distancia de un codón, de modo que el siguiente codón se puede posicionar con precisión en el sitio A. Al mismo tiempo, el ARNt dipeptidilo originalmente ubicado en el sitio A se transfiere al sitio P, dejando el sitio A vacío.
Luego proceda al siguiente ciclo de acuerdo con los pasos de transporte, formación y eliminación de enlaces peptídicos mencionados anteriormente, es decir, el tercer aminoacil-ARNt ingresa al sitio A, y luego, bajo la catálisis de la peptidil transferasa, el dipeptidil-ARNt en el La posición P es nuevamente Este grupo dipeptidilo se transfiere a un tercer aminoacil-ARNt para formar un tripeptidil-ARNt. Al mismo tiempo, el ARNt que ha eliminado el dipeptidilacilo se elimina rápidamente del ribosoma. Siguiendo así, cada vez que se repite el proceso de elongación, la cadena peptídica se extiende en un residuo de aminoácido. Repetida muchas veces, la cadena peptídica se extiende continuamente hasta alcanzar la longitud necesaria. Se ha demostrado mediante experimentos que la información del ARNm se lee desde el extremo 5' al extremo 3' de la cadena polinucleotídica, mientras que la extensión de la cadena peptídica comienza desde el extremo N. ?
3. La terminación de la síntesis de la cadena peptídica requiere la participación de un factor de terminación o un factor de liberación (abreviado como RF). Se han aislado tres RF en E.coli: RF1 (MW36000), RF2 (MW38000) y RF3 (MW46000). Entre ellos, solo el RF3 puede unirse al GTP (o GDP). Todos tienen la capacidad de reconocer el codón de parada. la cadena de ARNm Función para liberar la cadena peptídica y despolimerizar los ribosomas
1. La síntesis de la cadena polipeptídica se ha completado en este momento, aunque la cadena polipeptídica todavía está unida al ribosoma y al ARNt. Se sintetiza la cadena peptídica del ARNm. El codón de parada UAA (que también puede ser UAG o UGA) ha aparecido en el sitio A del ribosoma. El factor de terminación se utiliza para reconocer estos codones y combinarlos con el codón de parada en el A. sitio, bloqueando así la cadena peptídica. El papel de RF3 aún no está claro, pero puede mejorar el efecto de terminación de RF1 y RF1 puede reconocer UAA y UAG, y RF2 puede reconocer UAA y UGA. el ribosoma es el mismo y su sitio de unión superpuesto evita que EF y F se unan al ribosoma al mismo tiempo y alteren las funciones normales.
2. Al mismo tiempo, la peptidiltransferasa en el sitio P del ribosoma sufre un cambio alostérico y la actividad de la enzima cambia de transpeptidación a hidrólisis, de modo que el enlace éster entre la cadena polipeptídica transportada por el ARNt y el ARNt se hidroliza y corta, y la cadena polipeptídica cambia de ribosomas y se libera ARNt