PROCESO DE TRADUCCION EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

PROCESO DE TRADUCCION EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

BIOLOGÍA MOLECULAR

Leonardo Padró Villegas

Como bien ya se sabe y se conoce, las células eucariotas y procariotas tienen su información genética en moléculas de ácidos nucleicos, específicamente el DNA, esta información le confiere a la célula todas sus características, desde que moléculas va a sintetizar y que procesos metabólicos va a realizar, si bien esta información se encuentra separada en los ya conocidos genes, sin embargo, esta información debe ser expresada de alguna manera y esto se lleva a cabo mediante la transcripción de genes y posteriormente su Traducción.

Dando una pequeña recapitulación y para estar en contexto con la Traducción. La transcripción es el proceso mediante el cual un gen formado por una molécula de DNA, se transcribe a una de RNA, en la cual principalmente se lleva a cabo por la síntesis de RNA mensajero, por la acción de una RNA polimerasa, que conforme va recorriendo el gen, va sintetizando el RNA, al unir las bases complementarias a las que se encuentran formando el gen, ya que por cada adenina, se integra un uracilo, por cada timina, se integra una adenina, por cada citocina se integra una guanina y por cada guanina una citocina. “El código genético se describe la relación entre la secuencia de pares de bases en un gen y la secuencia correspondiente de aminoácidos que codifica”.

Todos los genes que contiene el genoma, sin importar si estos codifican para una proteína o no, esto primero pasan por un proceso en el cual hay una transferencia de información del DNA a un RNA mensajero. Si bien la traducción es el proceso mediante el cual el RNA mensajero proveniente de la transcripción, va a ser traducido para así poder realizar la síntesis de una proteína que venga codificado dentro de esa secuencia de ácido nucleico, en el cual se va a realizar la síntesis mediante la identificación de ciertas secuencias dentro del mRNA y la unión de aminoácidos. El proceso de traducción va a ser diferente para procariotas y eucariotas, ya que sus componentes biológicos son diferentes entre sí.

Si bien aquí se describe la primer diferencia entre la Traducción de procariotas y eucariotas, dado como ya se conoce la transcripción en eucariotas se lleva a cabo dentro del núcleo, donde yace resguardado o almacenado el DNA, en cambio la traducción se realiza en el citoplasma donde se encuentran los ribosomas. Para que la molécula de RNA pueda salir del núcleo y colocarse en el ribosoma para su Traducción, debe de pasar por distintas modificaciones o como bien se le conoce, la maduración del mRNA. En cambio, en procariotas estas modificaciones o procesamiento no ocurre, ya que conforme se hace la síntesis del mRNA, este enseguida es traducido.

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Figura 1: Diferencia entre Eucariotas y Procariotas, de las posibles o nulas modificaciones que ocurre en el RNA mensajero.

Principalmente debe de ocurrir un evento en el cual se hace un procesamiento o maduración de los mRNA, antes de la traducción. Después de que la RNA polimerasa termina de realizar la transcripción, el RNA sufre modificaciones postranscripcionales, como la adición de una capucha o cap-5´, que se une una serie de guaninas y citocinas, además en el extremo 3´UTR, se hace la modificación de “cola de poli A”, la adición de una serie de adeninas en el extremo 3´. A estas modificaciones se les conoce como la maduración del RNA mensajero, estas le ayudan a poder soportar las condiciones hostiles del citoplasma, ya que tiene una gran cantidad de RNAsas, esto lo hace mediante la unión a una proteína llamada “proteína de unión a poli A”.

[pic 2]Figura 2: Modificaciones post-transcripcionales en el mRNA (Cap-5´ y cola poli A 3´).

Además, los ARNm “primarios” con sus dos extremos modificados, aún dentro del núcleo, pasan por un proceso de corte y empalme mediante el cual generalmente se eliminan los intrones y se unen los exones resultantes con lo que se obtienen los mRNA o transcritos maduros que saldrán del núcleo para ser traducidos. Esto se lleva a cabo mediante un complejo riboproteico denominado el espliceosoma, formado por cinco ribo nucleoproteínas pequeñas y moléculas de ARN, que son capaces de “reconocer” las regiones que deben eliminarse del transcrito primario. En muchos eucariotas se da este proceso, pero de manera alternativa, lo que significa que los distintos cortes y unión de intrones y exones va a dar como resultado varios tipos de proteínas o isoenzimas que difieren entre sí en algunos aspectos de sus secuencias, pero procedentes de un mismo gen.

[pic 3]Figura 3: Modificaciones post-transcripcionales en el mRNA, corte y unión de los exones e intrones.

Si bien, ya entrando en concreto a la Traducción, al igual que otros procesos, tienen elementos fundamentales como la RNA polimerasa en la transcripción, la DNA polimerasa en la replicación , etc. la traducción no se podría llevar a cabo sin estos elementos.

RNA mensajero (mRNA): como ya se había mencionado anteriormente,  es la molécula encargada de transportar la información o mensaje desde un gen, hasta un ribosoma para la síntesis proteica., ya que esta es un molde de la secuencia complementaria al gen, por lo que en su Traducción va a dar como lugar a la secuencia original. La información contenida dentro del mRNA, está dada cada tres nucleótidos, al cual se le conoce como codón y el orden de estos codones, va a determinar el orden de los aminoácidos que van a comprender a la proteína, ya que existen 64 posibles combinaciones de 3 nucleótidos, dando como resultado que uno o más codones van a dar como resultado el reclutamiento de algún aminoácido (a esto se le conoce como el degeneración del código genético). La serie de estos codones que van a ser traducidos dentro del mRNA, se les conoce como ORF o Marco de Lectura Abierto, ya que esta es la que tiene la información que va a codificar la proteína a sintetizar y es única en cada transcrito de cada gen. Dependiendo del organismo va a ser el número de ORF que tengan dentro de un mRNA, en el caso de Eucariotas solo se presenta un ORF, sin embargo, en los procariotas pueden llegar a tener dos o más ORF.

Dentro de los codones que forman el ORF de un gen, que pueden identificar principalmente dos de vital importancia en la traducción, los cuales serían el codón de inicio y el codón de terminación respectivamente.  En el caso del Codón de Inicio,  realmente es el que codifica para metionina, ya que se han presentado proteínas en las cuales  el primer aminoácido no es metionina, así que lo definen como que el codón de inicio son los tres primeros nucleótidos después de  la región Shine Delgarno (Procariotas) o Kozak (Eucariotas), sin embargo siguiendo la lógica general, el codón de inicio que se conoce es AUG, el cual con su respectivo tRNA se va a encargar de reclutar a la Metionina que en ocasiones es eliminado en modificaciones postraduccionales, el codón de inicio da una base para que se realice el resto de la síntesis. Caso contrario en los Codones de Terminación,  estos se encuentran muy bien definidos tanto en Procariotas como en Eucariotas , ya que como se mencionó que las 4 bases nitrogenadas pueden crear un total de 64 combinaciones diferentes en codones de 3, sin embargo, solo 61 combinaciones son capaces de reclutar algún aminoácido y las otras tres conocidas como UAA, UAG y UGA, no reclutan ninguno, por lo tanto, estos son los codones que van a dar por terminada la traducción (existen mutaciones sin sentido que pueden dar como lugar codones de paro prematuros).

[pic 4]Figura 4: Codones de inicio y terminación en el mRNA.

Dentro de mRNA se encuentra una secuencia conocida como Shine Delgarno (SD) en procariotas o su homólogo en eucariotas, llamado Kozak, estas regiones respectivamente se encargan de reconocer una secuencia complementaría y así poder unirse a la maquinaria encargada de la traducción, se encuentra localizada entre 4 a 9 nucleótidos antes del codón de inicio. Si bien en Eucariotas se ha descartado la idea de la región Kozak, dado que la modificación de Cap-5´realiza esta función, al hacer una unión con un trifosfato a un 5´del ribosoma, creando un 5´- 5´.

[pic 5]Figura 5: Región Shine Delgarno en mRNA´s procarioticos.

RNA de transferencia (tRNA):  está compuesto alrededor de 75 a 95 nucleótidos, es un RNA en forma de hoja de trébol, en esta estructura se pueden identificar dos regiones de importancia, primero una conformada por tres nucleótidos, llamada anticodón y otra región metilada en la cual se van a unir los aminoácidos correspondientes a cada tRNA, contiene una secuencia de CCA en el extremo 3´. Existen un total de 64 tRNA´s diferentes, con una región de anticodón diferente, sin embargo, algunos de estos tienen una región de unión a aminoácidos similar, por lo que pueden llegar a reclutar al mismo aminoácido.

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