Traducción

1. Traducción
These antibiotics inhibit protein
synthesis by stalling the
ribosome on the mRNA. They
do so by blocking the exit tunnel
where the nascent polypeptide
emerges from the large subunit.
Blue: rRNA
Gold: proteins
Red: erythromycin

2. Colinearidad entre un gen y una proteína
• La hipótesis de: un gen---un polipéptido de
Beadle y Tatum fue la primera fuente de
explicación de la función de un gen.
• Los genes son de alguna manera
responsables de la función de la enzimas y
cada gen aparentemente controla una
enzima
• En 1953 con la estructura del DNA se
supone de la colinearidad entre un gen y
una proteína.

3. • En 1963, Yanofsky de la Universidad de Stanford,
demostró la colinearidad entre la secuencia de los
aminoácidos de una proteína y la secuencia de
nucleótidos
– Probó la relación entre genes alterados y proteínas
alteradas
• Aisló 16 mutaciones del gen trpA (síntesis de
triptofano,  subunit) todas formas inactivas de la
enzima
– Cada una resultó en la substitución de un
aminoácido en diferentes posiciones en la
proteína
– Los sitios mutacionales en el mapa genético (x
recombinación) del gen trpA aparecieron en el
mismo orden que los correspondientes
aminoácidos en la cadena polipeptídica)

4. Mutations in trpA are colinear with the amino acid changes. Although the order
of the mutations on the gene map and the aminoacid positions are the same,
the relative positions differ because the gene map is derived from recombination
frequencies, which are not uniform along the length of the gene

5. • Cómo el DNA dicta la secuencia de una proteína
– Si genes son segmentos de DNA y si el DNA es una
cadena de nucleótidos, entonces las secuencia de
nucleótidos dicta la secuencia de aminoácidos en una
proteína
– Código formado por nucleótidos
– La combinación de letras de estos determinará la
formación de palabras que representan los diferentes
aminoácidos
– Cuántas letras en el mRNA hacen una palabra o
Codón
• Es el código genético sobrepuesto o no
• Cuántas letras se necesitan para todos los aminoácido

6. Código sobrepuesto o nosobrepuesto
• Para un código nosobrepuesto, aminoácidos
consecutivos son específicados por codones
(código de palabras) consecutivos
• Para un código sobrepuesto, aminoácidos
consecutivos son especificados por codones
que tienen en común algunas bases
consecutivas en el siguiente codón
• 1961 se sabía que el código no es sobrepuesto

7. Figure 10-24. The difference between an overlapping and a nonoverlapping code. The case illustrated is for a code with three letters (a triplet code). An overlapping code uses
codons that employ some of the same nucleotides as those of other codons for the translation of a single protein, as shown at the top of the diagram (for the mRNA sequence
shown at the bottom of the diagram). In a nonoverlapping code, a protein is translated by reading codons that do not share any of the same nucleotides. Note that the designation
of an amino acid as aa2, aa3, and so forth, in the nonoverlapping model does not mean it is necessarily the same amino acid as its numerical counterpart in the overlapping
model. The reason is that the triplets making up the respective codons for the two aa3's, for example, are different and would more than likely encode different amino acids.
Identical amino acid numbers between the two models merely indicate the same amino acid position on the protein chain.

8. Número de letras en el codón
• Si un mRNA es leído de un término al otro, sólo uno de
los cuatro nucleótidos puede ser encontrado en cada
posición.
• Así si las palabras que codifican aminoácidos son de
una sola letra, solo 4 palabras serían posibles, este
vocabulario no puede ser entonces el código genético
que sabemos que esta formado de 20 aminoácidos
• Si las palabras (codones) son de dos letras, solo 4x4=
16 palabras son posible, ej. AU, CU o CC. Este
vocabulario todavía es muy corto
• Si las palabras son de tres letras entonces 4X4X4= 64
palabras son posibles, este vocabulario provee de más
que suficiente palabras para describir los aminoácidos

9. Uso de supresores para demostrar el triplete
de codones
• Prueba experimental del triplete de codones
– 1961 Francis Crick, Sidney Brenner y
colaboradores
• Mutantes del locus rII (gen que controla la
lisis) del fago T4.
• T4 tiene normalmente dos hospederos
cepa tipo B y K de E. coli. En la mutación
en rII sólo crecen fagos en la cepa tipo B
pero no K.

10. • Las mutaciones fueron inducidas al utilizar
un químico llamado proflavina que actúa
por simple adición o deleción de un solo
nucleótido
–En una mutación llamada FCO, se
encontraron reversiones que fueron
detectadas porque producen placas tipo
silvestres.
» no eran idénticas al tipo silvestre ya
que la reversión no se dió por la
reversión de la mutacion original y
porque que fueron capaces de crecer
en E. coli tipo K

11. »La reversión se produjo por una
segunda mutación encontrada en el
mismo gen pero en una posición
diferente. Esta mutación suprimió el
efecto de la mutación FCO y por lo
tanto se denomina: supresor
(suppresor mutation)
»Esta mutacion puede ser separada
de la original por recombinacion

12. Figure 10-25. The suppressor of an initial rII mutation is shown to be an rII mutation itself after separation by crossing over. The
original mutant, FCO, was induced by proflavin. Later, when the FCO strain was treated with proflavin again, a revertant was found,
which on first appearance seemed to be wild type. However, a second mutation within the rII region was found to have been
induced, and the double mutant rIIx rII y was shown not to be quite identical with the original wild type.

13. • Cómo estos resultados pueden ser
explicados?
– Si asumimos que la lectura del código es
polarizada es decir que el gen es leído desde
un extremo,
– y que cada aminoácido es especificado por
un triplete de bases, entonces la mutación
original producida por proflavina (inserción o
deleción)
– interrumpió el marco de lectura original
(open reading frame, ORF) (frameshift
mutation)
– y puede ser restablecida por una segunda
inserción o deleción que compensa la primera
mutación

14. • Frame shift mutation
–THE FAT CAT EAT THE BIG RAT
–Deletion of C:
»THE FAT ATA TET HEB IGR AT
–Insertion of A
»THE FAT ATA ATE THE BIG
RAT, la inserción suprime el
efecto de la deleción

15. • Si asumimos que el mutante FCO es causado por
una inserción, entonces la segunda mutación
(supresor) podría ser una deleción puesto que
restablece el marco de lectura abierto
– Mensaje tipo silvestre
» CAU CAU CAU CAU CAU
– Mutación rlla: adición
» CAU ACA UCA UCA UCA U
– Mutación rIIa y rIIb (deleción): Pocas palabras
son incorrectas pero el ORF es restablecido
para las últimas letras
» CAU ACA UCU CAU CAU

16. Degeneración del Código Genético
• Se estableció 64 posible codones, palabras o tripletes.
• Con sólo 20 palabras necesarias para los 20 aminoácidos para qué
son utilizadas el resto de las palabras o codones?
• El trabajo de Crick sugiere que el código genético es degenerado,
lo que significa que todos los 64 tripletes deben tener un significado
dentro del código.
– Para que el código sea degenerado, algunos aminoácidos
deben ser especificados por al menos dos o más diferentes
tripletes
– La razón para esto es que si solo se utilizan 20 tripletes el resto
(44) no tendrían sentido si no codificaran ningún aminoácido.
En este caso la mayoría de las mutaciones (frameshift
mutations) producirían palabras sin sentido lo que detendría el
proceso de síntesis de proteínas y la supresión raramente
trabajaría.

17. Determinación del código
• Diversos experimentos han demostrado que
triplete específica un determinado aminoácido
– Sintesis in vitro de mRNA con la enzima
polinucleótido fosforilasa: Sólo se requieren los
ribonucleótidos y una cadena simple de RNA es
sintetizada. No se requiere de una cadena molde en
esta reacción
• El primero fue obtenido al mezclar sólo uracilo (poliU)
• En 1961 Nirenberg y Matthaei mezclaron este poliU con la
maquinaria sintetizadora de E. coli in vitro y observaron la
formación de una proteína.. El aminoácido incorporado fue
fenilalanina. Recibieron el Premio Nobel
• De este experimento muchos códigos fueron descifrados
– H. Korana recibió el premio Nobel al descifrar el código
genético utilizando mRNA que contenían dos tipos diferentes
de nucleótidos (AGA)n.

22. Codones de terminación
• Codones de terminación (STOP codons):
Codones sin sentido:(nonsense codons)
TAG UAG amber
TGA UGA opal
TAA UAA ochre

24. • http://bcs.whfreeman.com/webpub/Ektron/
Hillis Principles of Life2e/Animated
Tutorials/pol2e_at_1003_Deciphering_the
_Genetic_Code/pol2e_at_1003_Decipheri
ng_the_Genetic_Code.html
• https://www.dnalc.org/view/16031-
Marshall-Nirenberg-1961.html

25. • Reconocimiento del codón por el tRNA
– Son adaptadores que reconocen los codones en el mRNA e
insertan apropiadamente su aminoácido
• Anticodón
• Sitio de adhesión del aminoácido
• Los otros brazos probablemente asisten al enlace del tRNA al
ribosoma
• Bases nitrogenadas no comunes
– Pseudouridina (), metilguanosina (mG),
dimetilguanosina (m2G), metilinosina (mI) y dihidrouridina
(DHU)
• Cada uno tiene una estructura tridimensional única que le
permite su reconocimiento adecuado por la sintetaza
– En forma de L, que le confiere máxima estabilidad
• Se localizan su genes nuclearmente (tandem repeats)

28. Figure 10-26. The structure of transfer RNA. (a) The functional
areas of a generalized tRNA molecule. (b) The specific sequence of
yeast alanine tRNA. Arrows indicate several kinds of rare modified
bases. (c) Diagram of the actual three-dimensional structure of yeast
phenylalanine tRNA. The abbreviations y, mG, m2G, mI, and DHU
(or UH2) are abbreviations for modified bases pseudouridine,
methylguanosine, dimethylguanosine, methylinosine, and
dihydrouridine, respectively. (Part a from S. Arnott, "The Structure of
Transfer RNA," Progress in Biophysics and Molecular Biology 22,
1971, 186; parts b and c from L. Stryer, Biochemistry, 4th ed.
Copyright © 1995 by Lubert Stryer; part c based on a drawing by
Sung-Hou Kim.)

29. When folded into their correct
three dimensional structures,
the yeast tRNA for glutamine
(blue) almost completely
overlaps the yeast tRNA for
phenylalanine (red) except for
the anticodon loop and the
aminoacyl end
Aunque los tRNA se diferencian
en la secuencia de nucleótidos,
todos ellos se pliegan en la
misma conformación L, la
conservación de la estructura
sugiere que la forma es
importante para la función

30. • Múltiples codones para un sólo aminoácido
– Degeneración del código genético: 1 para trp y 6
para Ser
– Varias explicaciones
• Ciertos aminoácidos pueden ser traídos al
ribosoma por medio de diferentes tRNA con
diferentes anticodones
• Ciertos tipos de tRNA cargados pueden llevar su
aminoácido específico a cualesquiera de varios
codones relacionados no solamente uno (el
complementario), por medio de un apareamiento
no especifico en el final (3’ en el codon y 5’ en el
anticodon),: Bamboleo, Tambaleo (Wobble)

31. Figure 10-28. In the third site (5 end) of the anticodon, G can take either of two wobble positions,
thus being able to pair with either U or C. This ability means that a single tRNA species carrying an
amino acid (in this case, serine) can recognize two codons UCU and UCC in the mRNA.

33. Tres tRNAs diferentes que pueden aparear con codones para serina. Algunos organismos tiene un cuarto tRNA que tiene un
anticodón idéntico con uno de los aquí mostrados pero se diferencia en su secuencia de nucléotidos en alguna parte de la
molécula; son llamados isoaccepting tRNAs porque aceptan el mismo aminoácido pero son transcritos de diferentes genes
de tRNA

34. Síntesis de Proteínas
• Cómo una reacción química:
– Cada aminoácido es adherido a una molécula de tRNA
específica mediante un enlace rico en energía derivado del ATP.
Catalizado por una sintetasa (aminoacyl-tRNA sinthetase):
• aa1+ tRNA1+ATP sintetaza aa1---tRNA + AMP+ Ppi
• Hay una sintetasa para cada aminoácido (20)
• El producto es un tRNA cargado
– La energía de este tRNA es convertido en un enlace peptídico
mediante el enlace de otro aminoácido en el ribosoma
• aa1—tRNA1 + aa2—tRNA2 peptidil transferasa en el ribosoma
aa1—aa2—tRNA2 + tRNA1 liberado, nuevos aminoácidos
son añadidos mediante la formación de enlace peptídico en la
cadena polinucleótido

36. RIBOSOMAS
Verde:rRNA
Púrp:
proteínas

37. Ribosomas
• La síntesis de proteínas se lleva a cabo
cuando el tRNA y el mRNA se asocian
con los ribosomas
• La tarea del tRNA y el ribosoma es
traducir la secuencia de codones en el
mRNA en secuencias de aminoácidos en
la proteína

38. Figure 10-30. A ribosome contains a large and a small subunit. Each subunit contains both rRNA of varying
lengths and a set of proteins (designated by different shapes and shading). There are two principal rRNA
molecules in all ribosomes. (a) Ribosomes from prokaryotes also contain one 120-base-long rRNA that
sediments at 5S. (b) Eukaryotic ribosomes have two small rRNAs: a 5S RNA molecule similar to the
prokaryotic 5S, and a 5.8S molecule 160 bases long. The large subunit proteins are named L1, L2, and so
forth, and the small subunit proteins are named S1, S2, and so forth. (From H. Lodish, D. Baltimore, A.
Berk, S. L. Zipursky, P. Matsudaira, and J. Darnell, Molecular Cell Biology, 3d ed. Copyright © 1995 by
Scientific American Books, Inc.)
S:
coeficiente
de Svedberg,
indicación
del tamaño
molecular
Ribosomas

40. •Aunque los ribosomas
eucarióticos son más
grandes debido a un mayor
número de componentes;
los componentes y los pasos
en la síntesis de proteínas
son similares. Esto indica
que este proceso se originó
en un ancestro común de
procariotas y eucariotas.
•El rRNA se piensa lleva a
cabo los pasos
importantes de la síntesis
de proteínas asistido por
las proteínas ribosomales
The folded structure of the prokaryotic 16S ribosomal of
the small ribosomal subunit

41. • En el esquema general de la síntesis:
– el mRNA enlaza la subunidad pequeña de los
ribosomas.
– El tRNA enlaza en tres sitios en el ribosoma
• Sitio A (aminoacyl): Sitio de entrada del
aminoacil-tRNA
• Sitio P (Peptidyl): que lleva el creciente
polipéptido
• Sitio E (Exit): tRNA deacetilado (no lleva un
aminoácido)

42. – Decoding center: En la subunidad pequeña, se
asegura que solo los tRNAs con el anticodon correcto
(cognate tRNAs, cognado) se apareen con el codón y
sean aceptados en el sitioA
– Peptidyl transferase center: en la 50S, el tRNA
apropiado se asocia donde se cataliza la formación
del enlace peptídico.
– Ambos centros están formados de regiones de
rRNA, son sitios importantes de contactos de
tRNA-rRNA
– El enlace peptídico puede ser catalizado por un
sitio activo en el rRNA y solo asistido por
proteínas ribosomales. Así 50S puede funcionar
como una Ribozima
– Etapas:
• Iniciación, elongación y terminación

43. Figure 10-31. The addition of a single amino acid to the growing polypeptide chain in the course of
translation of mRNA.

45. • Iniciación
– IF1, IF2, IF3
– En procariotas un tRNA iniciador que
incorpora formilmetionina: tRNAfMET
– Codones de iniciación en procariotas: ATG
(AUG), GTG (GUG) y en raras ocasiones
TTG (UUG)
– Los ribosomas existen como subunidades
libres en el citosol hasta que se inicie la
síntesis de proteínas

46. Figure 10-32. The structures of methionine (Met) and N-formylmethionine (fMet). A tRNA bearing fMet can initiate a
polypeptide chain in prokaryotes but cannot be inserted in a growing chain; a tRNA bearing Met can be inserted in a
growing chain but will not initiate a new chain. Both these tRNAs bear the same anticodon complementing the codon AUG.

47. Figure 10-35. Binding of the Shine-Dalgarno sequence on an mRNA to the 3
end of 16S rRNA. (After L. Stryer, Biochemistry, 4th ed. Copyright © 1995 by
Lubert Stryer.)

48. Este apareamiento correctamente posiciona el codón de iniciación en el
sitio P donde el tRNA iniciador se va a enlazar

49. IF3: 30S separada de 50S
IF1 e IF2: sólo el tRNA
iniciador enlace al sitio P

51. Figure 10-33. Steps in the initiation of translation (see text).

52. • Iniciación en eucariotas:
– Transcripción y traducción en compartimentos
diferentes
– En el citoplasma mRNA es cubierto por proteínas y
las regiones pueden ser helicales dobles debido al
apereamiento intramolecular de las bases. Estas
regiones de estructuras secundarias deben ser
removidas para exponer el codón de iniciación ATG
• Es llevado a cabo por eIF4A, B y G. Se asocian con el cap,
con la subunidad 40S y el iniciador tRNA para formar un
complejo de iniciación. Una vez en su lugar el complejo se
mueve en la dirección 5’---3’ para desdoblar la estructura
secundaria y al mismo tiempo para buscar la secuencia AUG
donde se iniciará la traducción

56. Figure 10-36. Steps in elongation (see text).

57. Figure 10-37. Steps leading to termination of protein synthesis (see text).

58. RF1:UAA, UAG
RF2: UAA, UGA
RF3 asiste a ambos

59. Nonsense suppresor mutations

60. • http://www.sciencephoto.com/media/6019
07/view
• Nonsense supressor

61. El Proteoma
• Genoma: Completo material genético de un
juego de cromosomas
• Transcriptoma: Colección completa de
secuencias transcritas en el genoma
• Proteoma: Juego completo de proteínas que
puede ser expresada por el material genético de
un organismo
– Puede ser enriquecido por dos procesos celulares: el
empalme alternativo y modificaciones
postraduccionales

62. • El corte y empalme
alternativo genera
proteínas isoformas con
diferentes combinaciones
de dominios funcionales

63. • Eventos postraduccionales:
– El plegamiento de una proteína dentro de la
célula:
• Proteínas nativas vs no nativas
• El ambiente acuoso de la célula no favorece al
plegamiento correcto de las proteínas
– Chaperonas:
» Plantas, animales, bacterias
» GroE chaperoninas:Complejo de múltiples
subunidades llamadas máquinas chaperoninas de
plegamiento
» No se conoce el mecanismo exacto entran en una
cámara en la máquina de plegamiento que
proporciona un microambiente eléctricamente neutro
dentro del cual las proteínas pueden adoptar su
conformación nativa

64. – Modificaciones postraduccionales de las cadenas
laterales de aminoácidos
• Más comunes fosforilación y ubiquitinación
• Fosforilación:
– quinasas: Ser, thr, tyr
– Fosfatasas
– Cambio de conformación y funciona como un interruptor
reversible para controlar actividades: enzimáticas,
interacciones prot-prot, DNA-prot
– La mayoría de interacciones entre proteínas en la célula esta
regulada por fosforilación
• INTERACTOMA: conjunto completo de interacciones
entre proteínas

66. Proteins represented
by circles interact
with other proteins to
form simple or large
protein complexes
Todas las interacciones entre proteínas en
un organismo componen el interactoma

68. • Ubiquitinación: adición a la porción amino
de los residuos de lisina de múltiples
copias de ubiquitina
– 76a.a. sólo en eucariotas
– La marca para la degración de la proteasa:
26S Proteosoma
• Proteínas de vida corta como las reguladoras del
ciclo celular y las que están dañadas o mutadas
• Destino de las proteínas