RIBOSOMES
Un cop s´ha
donat el reconeixement al citosol, entrarà dins del ribosoma per a la síntesi
de proteïnes. Aquests ribosomes poden estar enganxats a reticle. Els ribosomes
de complexes multiproteïcs tenen de diàmetre 200 Armstrongs perquè tenen molts
enzims.
Als
procariotes, el coeficient de sedimentació és de 70 S.
A eucariotes,
el coeficient de sedimentació ñes de 80 S.
Es poden
dividir en procariotes (70S):
-Subunitat petita (30S): té 21 proteïnes
que s´anomenen de S1 a S21.El RNA de la subunitat petita
és rRNA de 16S.
-Subunitat gran (50S): té 34 proteïnes que
s´anomenen de L1 a L34. Hi ha rRNA de 23 S i 5 S.
A eucariotes
(80S):
-Subunitat petita: 40
S (33 proteïnes). Tenen rRNA de 18 S.
-Subunitat gran: 60 S
(49 proteïnes). Tenen rRNA de 28 S, 55 S i 5´8 S.
Quan es
reconstitueixen els seus elements es formen espontàniament les subunitats
funcionals. Per a que es pugui formar espontàniament la subunitat gran, cal la
presència de la subunitat petita.
Dins del rRNA
trobem moltes zones on hi ha estructures molt complexes (molt plegades) que
formen una mena d´esquelet on poden enganxar-la les proteïnes.
A procariotes
és molt important el RNA 16 S de la subunitat petita, perquè selecciona la del RNA missatger. Col·loca
correctament el primer triplet al codó del ribosoma per començar la síntesi
adequadament (a l´extrem 5’).
L´extrem 3´
interacciona amb una regió del RNA 23 S amb el tRNA on van units els
aminoàcids. Quan es forma l´enllaç peptídic és important la subunitat 23 S que
té la funció catalítica, capaç de sintetitzar l´enllaç peptídic.
La forma de les
subunitats s´ha determinat per microscopia electrònic: A la síntesi de
proteïnes intervenen unes molècules (proteïnes) que tenen enganxades GTP, quan
es dóna la síntesi, s´allibera GDP+Pi. La pròpia proteïna té activitat
GTPàsica, que és lenta i es veu accelerada per unes zones de la subunitat gran.
La proteïna té
2 extrems: N-terminal (per on comença la síntesi) i C-terminal.
Es va
sintetitzar un mRNA de composició:
Si es llegia en
direcció 5’ a 3’ donaria la lysina com a N-terminal, si ho feien al revés,
l´Asparragina donava com a N-terminal. Com que havia de ser la Lysina
N-terminal, la cadena quedava :
SÍNTESI DE
PROTEÏNES
El codó
d´iniciació es troba a una distància de 25 nucleòtids de l´extrem 5’:
Dins d´aquests
25 nucleòtids hi haurà unes que donaran la senyal d´iniciació.
Els RNA
policistròmics permetran sintetitzar vàries proteïnes sobretot a procariotes.
La síntesi
comença sempre per la metionina, que a procariotes està modificada en forma de
formilametionina (modificada per l´enzim transformilasa):
El tRNAf és
diferent del que coloca la metionina enmig de la proteïna, ja que aquest tRNA
és sempre per la metionina inicial (Primer codó).
El tRNAmet no és
reconegut per la transformilasa i, la metionina del mig, no pot ser formilada.
Quan la
metionina s´uneix a aquest tRNA pot ser formilada. La unió de la metionina a el
tRNAf o a la tRNAmet es fa mitjançant la mateixa aminoacil-tRNA-sintetasa.
El senyal
d´iniciació que hi ha al principi, és una zona rica en Purines. Es troben
separada d´uns 10 nucleòtids de l´AUG i s´anomena seqüència SHINE-DARGAKNO
(procariotes), que col·loca l´AUG en el lloc adequat perquè és una seqüència
complementària al rRNA 16 S. Aquestes 2 seqüències s´aparellen i col·loquen el
codó AUG al lloc més correcte.
Al principi, al
citoplasma estan separades les unitats dels ribosomes i els tRNA i els mRNA.
El mRNA s´uneix
a la subunitat 30 S. Al lloc P s´uneix el codó d´iniciació (AUG), entra el tRNA
que uneix la formilmetionina i, al segon lloc, es col·locaria la polimetionina.
Un cop s´ha
unit la polimetionina, després s´uneix la subunitat 50 S. La unió entre la
formil metionina i l´aminoàcid 2 es fa mitjançant un enllaç peptídic.
Al formar-se
l´enllaç peptídic, la unió entre la formilmetionina i el seu tRNA es trenquen.
El ribosoma migra en direcció 3’ la distància d´un codó. El lloc A quedaria
lliure. Aquest cicle es va repetint fins que al lloc A es col·loqués un codó de
finalització, enlloc d´entrar un tRNA, entren proteïnes de factor finalització.
L´enllaç
peptídic és catalitzat per la subunitat 50 S, que s´enganxa quan es col·loca la
metionina.
Iniciació
Hi ha tres
factors d´iniciació:
-IF1.
-IF2.
-IF3.
El primer
complexe que es forma és la subunitat petita amb l´IF3: evita que es formi un
complexe entre la subunitat 30 i 50 S i és necessari per a que el mRNA s´uneixi
a la subunitat 50 S del ribosoma.
El mRNA es
col·loca sempre de forma que el codó AUG va sempre al lloc P, perquè els mRNA
tenen una seqüència una mica abans del codó d´iniciació que té la seqüència
SHINE-DARGAKNO i és complementària al rRNA 16 S, que fa que es col·loqui al
lloc P.
Aleshores pot
entrar el tRNA unit a la formil metionina. Hi ha diferents tipus de tRNA units
a la formilmetionina: un que s´uneix a la metionina i és formilada, i altra que
s´uneix i no pot ser formilada. El primer és sempre per la metionina inicial i
el segon és per a les metionines de la proteïna. El primer tRNA entra i
s´aparella formant el codó inicial. Ha d´entrar unit amb el IF2 (proteïna que
té unit GTP i té molta afinitat per la formil-metionil-tRNA). El complexe que
es forma al ribosoma és tRNA amb formil-metionina i IF2 unit a GTP. Comporta
l´alliberament de IF3 i pot entrar la subunitat 50 S del ribosoma. En
condicions normals, la capacitat de la IF2 d´hidrolitzar GTP és molt baixa,
però amb la subunitat 50 S del ribosoma, la hidròlisi és més ràpida i,
aleshores s´hidrolitza i surt el IF2 unit a GDP. Axò és el complexe d´iniciació
i després poden entrar la resta d´aminoàcids. AL lloc A pot entrar el següent
aminoàcid unit al seu tRNA.
Elongació
Intervenen 3
factors:
-EF-Tu
-EF-Ts
-EF-G
el següent TRNA
ha d´entrar unit al factor EF-Tu perquè és una molècula unida al GTP, unida a
l´aminoàcid i que té molta afinitat pel t-RNA. Entra dins del ribosoma i
s´aparella amb el codó del mRNA. Aleshores el GTP s´hidrolitza a GDP i el EF-Tu
marxa al citoplasma. El EF-Ts té com a funció regenerar el EF-Tu (fa sortir GDT
i entra GTP).
El EF-Tu
s´agafa a tots els aminoàcids en contra del IF2. Es pot formar l´enllaç
peptídic entre la formilmetionina i l´aminoàcid 2 perquè al lloc P hi ha tRNA
unit a la formilmetionina i al lloc P està unit el segon aminoàcid.
L´enllaç
peptídic es forma quan l´EF-Tu ha sortit del ribosoma. És fet per la peptidil
transfera (subunitat 23 S de la subunitat gran del ribosoma).
Translocació
El procés de
translocació consisteix en moure el ribosoma en direcció 3’ del mRNA la
distància d´un codó.
Al lloc P hi ha
el peptidil tRNA i al lloc A hi hauria l´entrada d´un altre aminoàcid. S´ha de
fer amb EF-G, que s´uneix al ribosoma unit amb GTP, que s´hidrolitza i la seva
energia fa que es mogui.
El EF-G també
s´anomena translocasa.
Quan
s´hidrolitza el GTP, es separa perquè té menys afinitat pel ribosoma.
Aleshores, es pot tornar a començar el cicle i es va allargant la cadena
peptídica amb nous aminoàcids, fins que es troba un codó de finalització.
Finalització
Actúen 3
factors:
-RF1.
-RF2.
-RF3.
El RF1 reconeuix els factors UAG i UAA.
El RF2 reconeix
UGA i UAA. Realitzen el trencament de l´enllaç entre l´últim aminoàcid de les
prors amb el tRNA.
Eucariotes
Als organismes
eucariotes, l´aminoàcid que comença la proteïna és la Metionina. També està
unida a tRNA diferents depenent de si va a l´inici de la proteïna o enmig de la
proteïna.
El codó inicial
al lloc P no és degut a la seqüència de bases unit a la seqüència 18 S. Sembla
que hi ha proteïnes que reconeixen el CAP (nucleòtid de Guanina unit a través
d´un enllaç 5’ 5’ trifosfat) i s´uneixen al ribosoma que es mou fins que troba
el codó AUG inicial. Dins dels factors d´iniciació a eucariotes, hi ha el
eIF4A, eIF4B i eIF3. Tenen a veure amb la col·locació del mRNA a la subunitat
petita del ribosoma. La eIF4A reconeix el CAP. La funció dels altres eIF4A i
eIF4B també fan que es col·loqui el tRNA de forma desplegada correctament.
Els factors
eIF4A, eIF4B i eIF3, participen a la unió del RNA al ribosoma.
A procariotes,
el codó d´iniciació AUG es col·loca al lloc P del ribosoma, perquè els mRNA als
extrems 5’ tenen unes purines que s´aparellen a la subunitat petita del
ribosoma.
Als eucariotes,
el mRNA estan modificats a l´extrem 5’ i tenen una estructura CAP. És
reconeguda pel eIF4A i porten aquestes seqüències d´iniciació al lloc P.
El eIF4B i el
eIF3 també intervenen a la unió del ribosoma. El eIF2 s´uneix a la metionina,
que està unida al tRNA al lloc inicial i la col·loca al lloc P. El eIF6 evita
la unió de les dues subunitats dels ribosomes.
El eIF5 és
necessari a l´alliberament del eIF3 i del eIF2. El eIF4C serveix per unir les 2
subunitats del ribosoma.
Un mecanisme de
regulació de la síntesi proteica es fa a través d´afegir un fosfat al eIF2. Es
fa a reticulocits (precursors dels glòbuls vermells: es sintetitza hemoglobina
en gran quantitat (proteïna + grup hemo). Si a la cèl·lula hi ha molt grup
hemo, no hi ha cap problema; però si no hi ha suficient grup hemo, les
proteïnes es desnaturalitzen i es pleguen malament. Aquesta cèl·lula ha de
tenir un mecanisme per reconéixer que no hi ha hemo i que es doni la síntesi
proteica, que s´activarà mitjançant la fosforilació del eIF2 mitjançant la
proteinquinasa.
El eIF2 s´uneix
a GTP i, aleshores, té afinitat pel metionil-tRNA inicial i el porta al
ribosoma. Aleshores allà s´allibera el eIF2 unit amb el GDP. Al citosol ha de
sortir el GDP unit i ha d´entrar de nou GTP per començar una altra tanda de
síntesi proteica. El eIF2B realitza aquest intercanvi de GDP i GTP. Això passa
quan hi ha prou hemo per fer la síntesi. Si la concentració d´hemo és baixa, la
proteinquinasa s´activa i fosforila el eIF2 unit a GDP i evita que es dongui
l´intercanvi de GDP a GTP. Es forma un complexe del eIF2 i el eIF2B i queda
inutilitzat per ser iniciat i sintetitzar més proteïna.
Els inhibidors
de la síntesi proteica són:
· Puromicina:
sol actuar a procariotes (depén de la concentració).
És molt
semblant a la part 3’ dels aminoacil-tRNA. Es col·loca al lloc A del ribosoma i
es forma un enllaç peptídic entre el grup amino i el carboxil del següent
aminoàcid. La cadena s´acabaria sobtadament.
N-aa1-aa2-aa3-Puromicina
Entra a la part
A perquè és molt semblant a la part 3’ del tRNA.
· Streptomicina:
específic per procariotes. Vita que el formilmetionil-tRNA s´uneixi a
ribosomes.
· Cloramfenicol:
A procariotes. Bloquegen l´activitat de la peptidiltransferasa (forma l´enllaç
peptídic)
· Cicloheximida:
A eucariotes. Bloquegen l´activitat de la peptidiltransferasa (forma l´enllaç
peptídic)
Les proteïnes
es poden sintetitzar a ribosomes del citosol o a ribosomes del reticle
sarcoplasmàtic rugós, i aniran a diferents llocs.
Les del citosol
es queden o poden anar al nucli, a mitocondries o a cloroplasts.
Les proteïnes
del reticle endoplasmàtic entren al reticle o es queden a la membrana del
reticle. També poden anar a la membrana celular, a lisosomes i ser secretades
fora de la cèl·lula.
Si hi ha el
reticle endoplasmàtic, amb el ribosoma unit, les proteïnes van entrant a dins i
després migren i es fusionen amb l´aparell de Golgi. Després les vesícules que
surten de Golgi es poden fusionar amb l´aparell de Golgi. Les vesícules que
suren de Golgi es poden fusionar amb la membrana celular odonar lisosomes. A
dins del reticle i Golgi hi ha glicosilacions (s´enganxen sucres). Ex: a
l´asparragina, se l´afegeix sucres al grup amino.
A dins del
reticle, com s´ordenen polarment, els sucres sempre estan enganxats a la part
externa. S´enganxen a la llum.
Aquestes
glicosilacions es donen a reticle i a Golgi.
La diferència
entre els ribosomes que s´enganxen a reticle o a Golgi són iguals. L´única
variació és la proteïna que sintetitzen. Les proteïnes de reticle a l´extrem
amino terminal porten un senyal que fa que el ribosoma que les sintetitzi vagi
cap a reticle.
Aquesta
seqüència senyal té de 13 a 36 aminoàcids. A l´extrem amino terminal sempre hi
ha un aminoàcid bàsic. A la zona central del pèptid senyal hi ha uns 10-15
aminoàcids hidrofòbics. A la zona final hi ha un aminoàcid de cadena curta (sol
ser l´alanina o la glycina).
Quan el
ribosoma es col·loca sobre el reticle, el ribosoma continua sintetitzant la
proteïna i la introdueix a dins. A dins hi ha les peptidases de la senyal, que
trenquen el pèptid senyal justament per darrera del pèptid senyal. El mecanisme
a través del qual fa això és perquè al citosol hi ha la proteïna SRP (partícula
de reconeixement de senyal), que reconeix el pèptid senyal. A aquesta proteïna,
quan el pèptid senyal surt del ribosoma, la SRP s´enganxa al pèptid senyal.
Aleshores, la síntesi s´atura i el ribosoma va cap a reticle.
Al reticle
endoplasmàtic hi ha una proteïna que és un receptor per la SRP. El receptor de
la SRP també té capacitat d´unir GTP i GDP. El receptor només s´uneix quan té
GTP (sense ell el ribosoma no s´uneix). Quan es forma el complexe, hi ha
intercanvi entre GTP i GDP. Quan el receptor té GTP unit, el SRP es desnganxa
del ribosoma i pot continuar la síntesi proteica. A més, es formen uns porus a
través dels quals pot passar la nova proteïna que es sintetitza.
Un cop s´ha
desenganxat el ribosoma, es perd un fosfat i el SRP es desenganxa un altre cop
al citosol.
Les proteïnes
que no porten el pèptid senyal es sintetitzen al citosol.
Les proteïnes
un cop sintetitzades, necessiten altres proteïnes per a replegar-se
correctament:
-HSP (proteïna de xoc tèrmic).
-Chaperonines: quan la proteïna s´està
sintetitzant, s´uneixen a ella i eviten que es plegui . Les chaperonines fan
que la proteïna es plegui lentament i, això implica una despesa d´ATP.
-Isomerases de pont disulfur: són proteïnes
que ajuden a formar els ponts disulfurs.
Les
modificacions que es fan a les proteïnes són:
· Glucosilacions
(s´afegeixen sucres). Les Asparragines s´afegeixen mitjançant N-glucosilacions,
es donen només a reticle endoplasmàtic. La serina i la threonina s´afegeixen
per O-glucosilacions, es donen a l´aparelll de Golgi. Les proteïnes que estan destinades a funcionar a reticle han de
tenir un mecanisme que les retingui: a la part C terminal tenen una seqüència
d´aminoàcids KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu), que els permet qudar-se a reticle, ja que
a reticle troben uns receptors als que s´uneix aquesta seqüència; a PH=7
aquestes proteïnes no es fixen a reticle, amn el que tant proteïnes com
receptors can a l´aparell de Golgi en vesícules, allà, com que el PH=5, llavors
s´uneixen els receptors amb les proteïnes, que formaran vesícules que
retornaran a reticle.
Les proteïnes
que tenen com a destí els lisosomes, tenen enganxat Manosa-6-P. A l´aparell de
Golgi hi ha receptors per aquella proteïna, es formen vesícules de receptors
amb manosa (PH=6), que van a fusionar-se amb altres vesícules que s´anomenen
prelisosomes, on el PH és molt baix, de manera que es desmonten els receptors
i, llavors, les proteïnes ja poden anar als lisosomes on tenen la seva funció.
Les proteïnes
que són a mitocòndries i cloroplasts són sintetitzades al citosol i no al
reticle endoplasmàtic. Aquestes proteïnes tenen una seqüència de 15 a 30
aminoàcids reica en Serina-Threonina o rica en aminoàcids bàsics a l´extrem N-terminal. Hi ha una
proteïna, la Hsp70 que manté la proteïna desnaturalitzada mentres és
sintetitzada. A mitocòndries es troben llocs on les membranes són molt juntes,
allà trobem canals per a que passin les proteïnes.
Dins la
mitocòndria es troba amb una Hsp mitocondrial, de manera que entra desnaturalitzada.
Un cop és tota dins, la pot replegar de manera correcta, ja que hi ha un pèptid
que trenca la Hsp70.
Les proteïnes
que van a peroxisomes tenen una seqüència(SKF) Ser-Lys-Phe. Aquesta senyal es
troba a l´extrem C-terminal i no es trenca si no que s´elimina.
Les proteïnes
que van a nucli, entren plegades, la membrana nuclear té porus que permeten el
pas de les proteïnes plegades. Hi ha pesos moleculars de proteïnes que entren
fàcilment i altres més elevats que necessiten senyals per entrar. El senyal
-Pro-(Lys)5-Val- permet l´entrada al nucli amb despesa d´ATP.
· Afegint
lípids, s´aconsegueix que les proteïnes s´introdueixin a la membrana celular. A
la membrana hi ha uns receptors per a aquests lípids
· Miristilació
del N-terminal: El grup miristil s´uneix al grup carboxil al N-terminal.
· Palmitació de
la Cys: L´àcid palmític s´uneix al sofre de la cieteïna.
· Farnesil: és
un isoprenoid de 5 àtoms de Carboni. S´uneix a un sofre de la cys en posició
C-terminal. Per a la farnesilació s´han d´eliminar els dos aminoàcids anteriors
a la cys.
· Geranil geramilació:
és un isoprenoid que també s´uneix a la cys.
Inicio.
 |
