Síntesi proteica

La síntesi de proteïnes o traducció de l'ARNm és el procés anabòlic mitjançant el qual es formen les proteïnes a partir dels aminoàcids. És el pas següent a la transcripció de l'ADN a ARNm. Com existeixen 20 aminoàcids diferents i només hi ha quatre nucleòtids en l'ARNm (Adenina, Uracil, Citosina i Guanina), és evident que la relació no pot ser un aminoàcid per cada nucleòtid, ni tampoc per cada dos nucleòtids, ja que els quatre presos de dos en dos, només donen setze possibilitats. La colinearitat ha d'establir-se com a mínim entre cada aminoàcid i triplets de nucleòtids. Com hi ha seixanta-quatre triplets diferents (combinació de quatre elements o nucleòtids presos de tres en tres amb repetició), és obvi que alguns aminoàcids han de tenir correspondència amb diversos triplets diferents. Els triplets que codifiquen aminoàcids es denominen codons. La confirmació d'aquesta hipòtesi es deu a Nirenbert, Ochoa i Khorana. En la biosíntesi de proteïnes es poden distingir les etapes següents:

a) Activació dels aminoàcids.

b) Traducció:

Iniciació de la síntesi.
Elongació de la cadena polipeptídica.
Terminació de la síntesi.

c) Associació de diverses cadenes polipeptídiques i a vegades de grups prostésicos per a constituir les proteïnes.

La síntesi de proteïnes o traducció té lloc en els ribosomas del citoplasma cel·lular. Els aminoàcids són transportats pel ARN de transferència (ARNt), específic per a cada un d'ells, i són portats fins al ARN missatger (ARNm), on s'aparellen el codó d'aquest i l'anticodó de l'ARN de transferència, per complementarietat de bases, i d'aquesta forma se situen en la posició que els correspon. Una vegada finalitzada la síntesi d'una proteïna, l'ARN missatger queda lliure i pot ser llegit novament. De fet, és molt freqüent que abans que finalitze una proteïna ja està començant una altra, amb la qual cosa, una mateixa molècula d'ARN missatger, està sent utilitzada per diversos ribosomes simultàniament.

Activació dels aminoàcids:

Els aminoàcids en presència de la enzim aminoacil-ARNt-sintetasa i d'ATP són capaços d'unir-se a un ARNt específic i donen lloc a un aminoacil-ARNt, alliberant-se AMP, fosfat i quedant lliure l'enzim, que torna a actuar.

Iniciació de la síntesi de proteïnes:

És la primera etapa de la traducció o síntesi de proteïnes. L'ARNm s'uneix a la subunitat menor dels ribososmes. A aquests s'associa l'aminoacil-ARNt, gràcies a què l'ARNt té en una de les seues anses un triplet de nucleòtids denominat anticodó, que s'associa al primer triplet codó de l'ARNm segons la complementarietat de les bases. A aquest grup de molècules s'uneix la subunitat ribosòmica major, formant-se el complex ribosomal o complex actiu. Tots aquests processos estan catalitzats pels anomenats factors d'iniciació (FI). El primer triplet o codó que es tradueix és generalment l'AUG, que correspon amb l'aminoàcid metionina en eucariotes. En procariotes és la formilmetionina.

Elongació de la cadena polipeptídica:

El complex ribosomal posseeix dos llocs d'unió o centres. El centre peptidil o centre P, on se situa el primer aminoacil-ARNt i el centre acceptor de nous aminoacil-ARNt o centre A. El radical carboxil (-COOH) de l'aminoàcid iniciat s'uneix amb el radical amine (NH2) de l'aminoàcid següent mitjançant enllaç peptídic. Aquesta unió és catalitzada per l'enzim peptidil-transferasa. El centre P queda perquè ocupat per un ARNt sense aminoàcid. L'ARNt sense aminoàcid ix del ribosoma. Es produeix la traslocación ribosomal. El dipeptil-ARNt queda ara al centre P. Tot això és catalitzat pels factors d'elongació (FE) i precisa GTP. Segons la terminació de la tercer cuera, apareix el tercer aminoacil-ARNt i ocupa el centre A. Després es forma el tripèptid en A i posteriorment el ribosoma realitza la seua segona traslocació. Aquests passos es poden repetir múltiples vegades, fins a centenars de vegades, segons el nombre d'aminoàcids que continga el polipèptid.

Terminació de la síntesi de la cadena polipeptídica:

El final de la síntesi ve informat pels anomenats triplets sense sentit. Són tres: UAA, UAG i UGA. No hi ha cap ARNt l'anticuera del qual siga complementari d'ells i, per tant, la biosíntesi del polipèptid s'interromp. Indiquen que la cadena polipeptídica ja ha acabat. Aquest procés ve regulat pels factors R.

Un ARNm, si és prou llarg, pot ser llegit o traduït, per diversos ribosomes al mateix temps, l'un darrere de l'altre. Al microscopi electrònic, s'observa com un rosari de ribosomes, que es denomina polirribosoma.

Associació de diverses cadenes polipeptídiques per a constituir les proteïnes:

Conforme es va sintetitzant la cadena polipeptídica, aquesta va adoptant una determinada estructura secundària i terciària mitjançant els enllaços per pont d'hidrogen i els enllaços disulfur, respectivament. Així la cadena polipeptídica adquireix una configuració espacial determinada.

Després de la traducció hi ha proteïnes enzimàtiques que ja són actives i altres que precisen eliminar alguns aminoàcids per a ser-ho. Generalment se separa l'aminoàcid metionina o aminoàcid iniciador. Alguns enzims precisen associar-se a ions o coenzims (grup prostètic) per a ser funcionants o actives.

Les proteïnes poden estar constituïdes per una cadena polipeptídica o per diverses subunitats. Les subunitats poden ser iguals o distintes, segons provinguen del mateix o de gens diferents.

El control de qualitat del plegament de les proteïnes per a adquirir l'estructura quaternària o conformació tridimensional, es du a terme per xaperones i proteases. Les proteïnes xaperones tenen la funció de plegar o replegar correctament a les proteïnes acabades de sintetitzar (modificació postraduccional), i les proteases han de degradar aquelles proteïnes que a pesar de l'acció de les xaperones no es pleguen correctament. Quan els mecanismes de control fallen, les proteïnes danyades s'acumulen causant malalties amiloidogèniques.

Enllaços externs