sábado, 28 de marzo de 2020

Ribosomas y Reticulo Endoplasmico Rugoso



En la entrega pasada estudiamos el núcleo y con el los procesos de replicación y transcripción, por lo que ahora terminaremos de ver el ultimo paso del procesamiento de la información genética, La Traducción o Síntesis de Proteínas, por lo que para ello estudiaremos al Ribosoma y al Retículo Endoplásmico Rugoso donde se lleva a cabo dicho proceso.

Ribosomas
Los ribosomas son organelos no membranosos compuestos por proteínas y ARNr cuya función es la síntesis de proteínas. Los ribosomas se pueden encontrar libres en el citoplasma o adosados al retículo endoplásmico rugoso (RER), o como vimos en la entrega pasada adosados a la membrana nuclear. Cual fuese su ubicación, su función es la misma, lo único que cambia es el destino de las proteínas producidas. Las proteínas producidas por los ribosomas libres serán utilizadas dentro de la misma célula, mientras las proteínas producidas por los ribosomas del RER serán exportadas fuera de la célula.


Cada ribosoma consta de una subunidad grande y de una subunidad pequeña. La subunidad pequeña tiene un sitio de unión para ARNm, un sitio P (Peptidilo) para la unión al ARNt, un sitio A (Aminoacilo) para la unión de ARNt aminoacilo, y un sitio E (Exit) en el que el ARNt que produjo su aminoácido. Algunos ARNr funcionan como ribozimas que catalizan la formación de uniones peptídicas.


Las subunidades grandes y pequeñas son empaquetadas juntas en el nucleolo, pero en el citoplasma están separadas hasta que inicia la traducción.

Retículo Endoplásmico Rugoso (RER)
No podemos hablar de ribosomas sin tampoco hablar del RER, el RER es un organelo conformado por sacos aplanados denominados cisternas, separadas por un espacio citosólico al cual se asocian los ribosomas. En el RER se sintetizan las proteínas que serán exportadas fuera de la célula y también se realizan las primeras modificaciones postraduccionales como la sulfatación y glucosilación.


Con tinciones como la hematoxilina-eosina queda evidenciado por la tinción de grumos basófilos cercanos al núcleo, un ejemplo claro de esto son los corpúsculos de Nissl de las neuronas, células que por sus obvias funciones requieren una abundante cantidad de RER. Por otra parte, al microscopio electrónico de transmisión se ve como sacos aplanados con puntos en su superficie que son los ribosomas.

Corpusculos de Nissl en una neurona
RER visto con microscopio electronico de transmisión



Generalidades del Proceso de Traducción

El Código Genético y Los Codones
EI código genético es como un “diccionario” que identifica la relación entre una secuencia de bases de nucleótidos y una secuencia de aminoácidos. Cada palabra individual en el código está compuesta por tres bases de nucleótidos. Estas “palabras genéticas” se denominan codones.


Los codones representan el lenguaje del ARN mensajero (ARNm), que consta de adenina (A), guanina (G), citosina (G) y uracilo (U). Las cuatro bases de nucleótidos se usan para producir los codones de tres bases. Por consiguiente, existen 64 combinaciones distintas de bases tomadas de tres en tres. El codón en el ribosoma se asocia a un ARNt que lo asocia a un aminoácido. La secuencia AUG es un codón que codifica al aminoácido metionina y que también al ser reconocido en el ribosoma por su ARNt da inicio a la traducción, por otra parte, los codones UAG, UGA y UAA al ser reconocidos por sus ARNt dan fin al proceso.

Codigo Génetico

 
Algunas características del código genético son:

·       Especificidad: Es decir un codón especifico siempre codificara el mismo aminoácido, ejemplo el codón UCU siempre codificara al aminoácido serina

·    Degeneración o Redundancia: Quiere decir que un mismo aminoácido puede ser codificado por varios codones, ejemplo el aminoácido serina puede ser codificado por los codones UCU, UCC, UCA, y UCG


Componentes Necesarios Para la Traducción
·   Aminoácidos: todos los aminoácidos necesarios para formar la proteína deberán estar presentes al momento

·      ARNt: se necesita al menos un tipo específico para cada aminoácido, el cual tiene un sitio de unión al aminoácido al cual se une por el grupo carboxilo al grupo hidroxilo del ARNt por un enlace éster, y un anticodón, una secuencia de tres bases nitrogenadas complementarias al codón, el cual especifica la inserción en la cadena peptídica en crecimiento del aminoácido transportado por el ARNt

ARNt

·  Aminoacil ARNt Sintetasas: Enzimas que unen un aminoácido a su ARNt correspondiente

·         ARNm

·         Ribosomas Ensamblados

Proceso de Traducción
Al igual que en la replicación y la transcripción este tema es tocado más a fondo por la biología molecular y a su vez existen diferencias en el proceso de eucariotas y procariotas, de los cuales únicamente nos centraremos en los eucariotas ya que este es un blog centrado en tejidos humanos. Si estas interesado en el proceso procariota puedes checar cualquier libro o dedicado a la biología molecular o bioquímica.


Síntesis de Proteínas en Ribosomas Libres
En la primer fase denominada iniciación se ensambla el ribosoma, la subunidad grande se une a la caperuza, con ayuda de proteínas de la familia elF-4, y avanza por el ARNm hasta hallar el codón de inicio AUG. El reconocimiento del codón de inicio es facilitado por elF-2. El ARNt iniciador entra en el sitio P de la subunidad pequeña el cual lleva consigo al aminoácido metionina, el ARNt iniciador es reconocido por elF-2. Después la subunidad grande se une a la pequeña y el ribosoma queda ensamblado


En la siguiente fase denominada Elongación se van añadiendo aminoácidos al extremo carboxilo de la cadena en desarrollo, en el proceso el ribosoma se desplaza del extremo 5´ al 3´ hasta llegar al codón siguiente. Luego entra un ARNt aminoacil cuyo codón esta en el sitio A, dicho proceso es facilitado por factores de elongación como de elongación el EF-1α-GTP y el EF-1βγ, La peptidiltransferasa de la subunidad grande cataliza un enlace peptídico entre los aminoácidos del codón de inicio (que se encuentra en el sitio P) y el codón que le sigue (que se encuentra en el sitio A), posteriormente el ARNt de inicio desaminado pasa del Sitio P al Sitio E para luego salir del ribosoma, y el ARNt que se encuentra en el sitio A se recorre al sitio P. Este paso continua hasta que al sitio A arribe uno de los tres codones de terminación


En la ultima fase llamada Terminación la proteína es liberada. Inicia cuando uno de los codones de terminación llega al Sitio A, cuando esto pasa factores de liberación eRF1 se unen al sitio A, luego el ultimo ARNt que queda se mueve del sitio P al E y el eRF3 ayuda a eRF1 a liberar el péptido del ribosoma


Resumen de la Transcripción


Síntesis de Proteínas en Ribosomas del RER
Las proteínas que deben salir de la célula, insertarse en la membrana, mantenerse en el RER o simplemente aislarse del citoplasma deben identificarse y suministrarse de forma cotraduccional durante la síntesis en la cisterna del RER. El modo de identificación reside en el ARNm situado justo después del codón de inicio que codifica la secuencia de aminoácidos conocida como péptido señal


Con el mismo mecanismo de síntesis de proteínas de los ribosomas libres, es sintetizado el péptido señal en los mismos, el cual es reconocido por la partícula de reconocimiento de señal (SRP) una proteína del citoplasma que al unirse al péptido señal y ocupar el sitio P pone fin a la traducción, para luego poner al ribosoma con rumbo RER. En el RER la proteína receptora de SRP se pone en contacto con SRP, y la proteína receptora de ribosoma se pone en contacto con la subunidad grande del ribosoma, con lo que este se fija a la superficie del RER. Después de esto los traslocadores proteínicos forman un poro en la membrana del RER, luego el péptido señal entra en contacto con las proteínas del poro e inicia su traslocación, para que luego la SRP sea desalojada y devuelta al citoplasma y así libere al sitio P, con lo que se reanuda la traducción con el mismo proceso descrito anteriormente, solo que en está ocasión la proteína que se va formando es canalizada a la cisterna del RER. La peptidasa de señal una enzima de la cara luminal del RER, separa al péptido señal de la proteína y lo degrada, la síntesis de proteínas continua normalmente hasta la terminación y el ribosoma regresa al citoplasma, Las proteínas recién formadas se sulfatan, se pliegan y se glucosilan y sufren modificaciones postraduccionales en las demás cisternas del RER. Las proteínas modificadas salen del RER en vesículas de transporte revestidas con COP II con rumbo al aparato de Golgi para sufrir modificaciones postraduccionales.

Transcripción en el RER




En resumen, el último paso del procesamiento de la información genética se aloja en los ribosomas, ya sea libres en el citoplasma o adosados al RER, para luego estas proteínas sean procesadas en el aparato de Golgi a quien dedicaremos nuestra siguiente entrega.

Fuentes

Gartner, L., 2017. Texto De Histología Atlas A Color. 4th ed. Barcelona: Elsevier, 

Harvey, R., Ferrier, D. and Palacios Martínez, R., 2011. Bioquímica. 5th ed. Philadelphia: Wolters Kluwer /Lippincot Williams & Wilkins.



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