Síntesis de Proteínas

La síntesis de proteínas es una operación mediante el cual el lenguaje de los nucleótidos es traducido al lenguaje de los aminoácidos. El ARNt toma el aminoácido recién sintetizado y lo lleva a la superficie del ribosoma. Este proceso se puede sintetizar en tres fases: iniciación, elongación y terminación.

Etapas:

INICIACIÓN: en esta primera fase al ARNm se une a la subunidad 30 S por su extremidad 5', donde se encuentra el codón iniciador AUG; este primer paso necesita que el factor de iniciación IF-3 se una a la subunidad pequeña. A este complejo subunidad 30 S-ARNm-IF-3 se une un segundo factor de iniciación IF-2, una molécula de GTP y el primer aminoacil-ARNt. En el caso de los procariotas el primer aminoacido siempre es la formil-metionina, f-Met, es decir una metionina en el cual el grupo amino está bloqueado por un radical N-formil. La fMet-ARNt se coloca en el lugar P de la subunidad 30 S, su anticodón es complementario del codón iniciador AUG. Finalmente el último factor IF-1 se une al complejo y  es el que permite la unión de la subunidad grande 50 S a la pequeña 30 S; simultáneamente el factor IF-3 se retira y se produce la hidrólisis de una molécula de GTP en GDP, hidrólisis que es acompañada de la salida de IF-1 e IF-2. Al final de la iniciación durante la cual han invertido tres factores, se forma el complejo de iniciación siguiente: ribosoma 70S, ARNm y fMet-ARNt colocado en el lugar P.

ELONGACIÓN: El complejo ribosomal posee dos sitios de unión o centros. El centro peptidil o centro P, donde se sitúa el primer aminoacil-ARNt y el centro aceptor de nuevos aminoacil-ARNt o centro A. El C-terminal del aminoácido iniciado se une con el amino terminal (-NH₂) del aminoácido siguiente mediante enlace peptídico. Esta unión es catalizada por la enzima peptidil transferasa. El centro P queda pues ocupado por un ARNt sin aminoácido. El ARNt sin aminoácido sale del ribosoma. Se produce la translocación ribosomal. El dipeptil-ARNt queda ahora en el centro P. Todo ello es catalizado por los factores de elongación (FE) y precisa GTP. Según la terminación del tercer codón, aparece el tercer aminoacil-ARNt y ocupa el centro A. Luego se forma el tripéptido en A y posteriormente el ribosoma realiza su segunda translocación. Estos pasos se pueden repetir múltiples veces, hasta cientos de veces, según el número de aminoácidos que contenga el polipéptido. La traslocación del ribosama implica el desplazamiento del ribosama a lo largo de ARNm en sentido 5'- 3'.

TERMINACIÓN: Los codones UAA, UAG y UGA son señales de paro que no especifican ningún aminoácido y se conocen como codones de terminación; determinan el final de la síntesis proteica. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de dichos codones y, por lo tanto, la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. Indican que la cadena polipeptídica ya ha terminado. Este proceso viene regulado por los factores de liberación, de naturaleza proteica, que se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidil transferasa separe, por hidrólisis, la cadena polipeptídica del ARNt. Un ARNm, si es lo suficientemente largo, puede ser leído o traducido, por varios ribosomas a la vez, uno detrás de otro. Cuando la síntesis ha terminado el ribosoma se separa del ARNm al mismo tiempo que la cadena polipeptídica es liberada.

Plegamiento de Proteínas

La estructura activa que asume la proteína depende de varios factores, que incluyen el posicionamiento del esqueleto de aminoácidos para permitir la formación de los enlaces de hidrógeno, la capacidad de las cadenas hidrofóbicas laterales de las proteínas globulares para acomodarse en el interior de las moléculas y los requerimientos estéricos que dictan las posiciones relativas más cercanas que pueden tomar las cadenas laterales.

Muchas proteínas adquieren espontáneamente la correcta conformación tridimensional, pero otras muchas solo adquieren la conformación correcta con la ayuda de una o más proteínas chaperonas. Las chaperonas se unen reversiblemente a regiones hidrofóbicas de las proteínas desplegadas y a los intemediarios de plegamiento; pueden estabilizar intermediarios, mantener proteínas desplegadas para que pasen con facilidad a través de membranas, ayudar a desplegar segmentos plegados incorrectamente, impedir la formación de intermediarios incorrectos o impedir interacciones inadecuadas con otras proteínas.