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Universidad Nacional
Autónoma de México
Curso Genética y Biología Molecular (1630)
Licenciatura
Químico Farmacéutico Biológico
Facultad de Química
Dra. Herminia Loza Tavera
Profesora Titular de Carrera
Departamento de Bioquímica
Lab 105, Edif E
5622-5280
[email protected]
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VII. CÓDIGO GENÉTICO.
TRADUCCIÓN Y PROCESAMIENTO
DE PROTEÍNAS.
• Objetivo general
– El alumno conocerá el proceso de traducción de
los mRNAs basado en la universalidad del código
genético y comprenderá su importancia dentro
del contexto de la expresión genética, dado que la
síntesis de proteínas es el paso final requerido
para realizar la función del gen correspondiente.
Comprenderá las diferencias de este proceso en
organismos procariontes y eucariontes y su
regulación.
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Objetivos particulares
El alumno... Conoci-
miento
Compren-
sión
Aplica-
ción
5. Procesamiento de
proteínas y
modificación post-
traduccional.
5.1. Conocerá los diferentes tipos de modificaciones post-
traduccionales y su relevancia para regular la funcionalidad y
localización de las proteínas celulares.
X
5.2. Discutirá la importancia del direccionamiento adecuado de
las proteínas desde el mismo momento de su síntesis.
X
5.3. Definirá las enzimas necesarias para el plegamiento
correcto de las proteínas que están siendo sintetizadas por el
aparato traduccional.
X
5.4. Examinará el mecanismo de degradación de proteínas, el
papel de la ubiquitinación y la variación del tiempo de vida
media de las proteínas.
X
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Procesamiento de
proteínas y
modificaciones
post-traduccionales
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Las proteínas después de sintetizadas en
los ribosomas, deben ser procesadas para
que logren tener su conformación nativa y
ser activas
Eventos involucrados:
Plegamiento correcto
Procesamiento co- y post-traduccional
Ubicación subcelular
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De la proteína
sintetizada a la
proteina funcional
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En algunas proteínas los dominios se forman
desde que su síntesis se lleva a cabo
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Desnaturalización de proteínas
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Desnaturalización
y renaturalización
de proteínas
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Plegamiento (folding) de proteínas
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Etapas para
alcanzar el
estado nativo
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Otras proteínas requieren de chaperonas
moleculares para adquirir su plegado correcto
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Algunas
proteínas que
no se pliegan
correctamente
y forman
estructuras
amiloides
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Plegamiento en ausencia y presencia de chaperonas
El plegamiento de las proteínas es asistido
por chaperonas
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Existen dos sistemas de chaperonas
Chaperonas
individuales
Chaperonas
oligoméricas
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Mecanismo de las chaperonas moleculares
HSP70
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Algunas
proteínas son
plegadas con
la ayuda de
otras
proteínas
(DnaJ, DnaK)
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Mecanismo de la chaperona HSP60/HSP10
(GroEL/GroES)
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Algunas proteínas son plegadas por el
sistema GroEL/GroES
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Formación de puentes disulfuro
PDI: proteína disulfuro isomerasa
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Procesamiento Co- y Post-
traduccionales de las proteínas
Eliminación de residuos N-terminales (f-Met en bacteria; Met
en eucariontes)
Modificación de aminoácidos
• Acetilación (Lys, Arg en histonas; cambia la función)
• Fosforilación (Ser, Thr, Tyr; transducción de señales, actividad)
• Metilación (Lys, Arg en histonas; cambia función)
• Carboxilación (Lys, Pro en colágeno, estabilidad estructural)
• Glicosilación (Asn; Thr; receptores de hormonas, anticuerpos)
• Nucleotidilación (Tyr; adición de AMP regula actividad)
• Lipidación (Gly, Cys; localización en membrana)
• Ubiquitinación (Lys; degradación localización, función)
Proteólisis (pro-insulina a insulina; actividad)
Adición de grupos prostéticos (grupo hemo, hemoglobina)
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Proteína Proteína
P
ATP ADP
fosforilacióncinasa
desfosforilaciónfosfatasa
P
Modificación post-traduccional por fosforilación
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La fosforilasa b se
convierte a su
forma activa por
fosforilación. Esta
se lleva a cabo
por una cinasa
Para que la
fosforilasa b vuela
a ser inactiva es
necesario
desfosforilarla,
por acción de una
fosfatasa.
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Diferentes
cinasas
reconocen
diferentes
secuencias
consenso
dentro de las
cuales
fosforilan un
determinado
aminoácido
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Efecto de la fosforilación en la glicógeno sintasa
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P
Cinasa 1inactiva
Cinasa 1activa
P
ADPATP
ligando
receptor
Cinasa 2inactiva
Cinasa 2activa
P
ADPATP
P
P
Cinasa 3inactiva
Cinasa 3activa
P
ADPATP
Proteínainactiva
Proteínaactiva
P
Respuestacelular
Cascada de fosforilaciones
Insulina
Factor de crecimiento Transducción
de señales
mediada por
fosforilación
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Aminoácidos fosforilables:
-OH serina; treonina; tirosina
-NH arginina; histidina; lisina
-SH cisteína
-COO- aspártico; glutámico
Clasificación de cinasas:
Ser/Thr cinasas
Tyr cinasas
His cinasas
Cys cinasas
Asp/Glu cinasas
Defosforilación por fosfatasas:
Ser/Thr Tyr
PP1 PP4 PTP1B
PP2A PP5
PP2B PP6
PP2C
La fosforilación es una
modificación post-
traduccional covalente y
reversible
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Funciones de la fosforilación
• Regulación de la proliferación celular/ oncogénesis
• Diferenciación celular
• Control del ciclo celular
• Forma celular y adhesión
• Transducción intracelular de señales
• Control metabólico
• Regulación de la transcripción
• Regulación de canales iónicos
• Regulación de la traducción
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Metilación, fosforilación y acetilación de
histonas
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Proteólisis de zimógenos
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Direccionamiento de las proteínas a la localización celular adecuada
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Algunas secuencias señal que determinan el destino de las proteínas
KDEL
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Direccionamiento co-traduccional de proteínas destinadas a retículo endoplásmico
Secuencia señal
(amino-terminal)
Complejo
SRP•GDP
reconoce la
secuencia señal
Receptor de SRP
en la membrana
de RE
unión a GTP,
hidrólisis y
liberación de SRP
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Una vez que cumple su función, el péptido señal es cortado
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Inserción co-traduccional de proteínas a membrana
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Glicosilación co-traduccional de proteínas destinadas a retículo endoplásmico
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Glicosilación post-traduccional de proteínas en aparato de Golgi
RER
Golgi
cis-Golgi
media-Golgi
trans-Golgi
lisosoma
membrana
vesícula secretora
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Tipos de glicosilación
N-glicosilación
RE (residuo Asn)
O-glicosilación
Golgi (residuos Ser/Thr)
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Tráfico a lisosomas
Lisosomas (animales)Vacuola (plantas)
Sitio de degradación, pH 5, enzimas hidrolíticas
Modificación de proteínas para Lisosomas: Manosa-6-fosfato
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Direccionamiento a mitocondria
Las proteínas tienen señal amino-terminal
Deben ser desplegadas por chaperonas del citoplasma
Atraviesan dos membranas por los translocadores TOM y TIM)
En la matriz mitocondrial otra chaperona vuelve a plegar la proteína
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Direccionamiento a cloroplasto
Soll & Shleiff, 2004
Las proteínas tienen señal amino-terminal
Proceso de translocación similar a mitocondria (TOC y TIC)
Desplegado y plegado similar a mitocondria
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Direccionamiento
a núcleo
Señal de localización nuclear (NLS)Señal de exportación nuclear (NES)
Importinas y CASRan-GTPRan-GDP
Conti et al., 2006 Curr Opin Struct Biol
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Biochem. J. (2004) 379 (513–
525)
Ubiquitinación
de proteínas
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Diferentes funciones para la ubiquitinación
proteosoma
degradaciónproteosoma
degradación
Internalización membrana
Tráfico por endosomas
Activa reparación de DNA
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Las proteínas deben ser poli-ubiquitiniladas
para ser dirigidas al proteosoma donde serán
degradadas
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Degradación en el
proteosoma