Lección 16. El ribosoma

  1. La síntesis de proteínas.
  2. Los ribosomas procariota y eucariota.
  3. La interacción con mRNA y con tRNA
  4. El centro catalítico
  5. El ribosoma como diana terapéutica
  1. La síntesis de proteínas. La información genética de los seres vivos se almacena en secuencias de nucleótidos (DNA), gran parte de las cuales codifican proteínas. La información se preserva mediante la “replicación” del DNA que precede a la división celular y se utiliza principalmente para sintetizar proteínas con secuencias de aminoácidos concretas. Para ello se “transcribe” a moléculas de mRNA desde las que se “traduce” a secuencias de aminoácidos (proteínas), las cuales se pliegan espontáneamente tras su síntesis y realizan la mayor parte de las tareas moleculares. La replicación la lleva a cabo la DNA polimerasa, la transcripción la RNA polimerasa, y la traducción el ribosoma. El mRNA consiste en ribonucleótidos que portan una de estas cuatro bases (A, C, G y U). Tres nucleótidos consecutivos constituyen un codón que es interpretado por el ribosoma como la indicación de que debe incorporarse un determinado aminoácido a la proteína en síntesis. Para ello se utilizan distintas moléculas de tRNA (unas 50 distintas de unos 75 nucleótidos cada una en bacterias) que contienen anticodones (secuencias de tres ribonucleótidos complementarias a la de un codón al que se pueden unir) y portan covalentemente unido a su extremo CCA un determinado aminoácido que corresponde a la información del codón. Estas moléculas de tRNA han sido sintetizadas por enzimas (tRNA sintetasas) que reconocen a un determinado tRNA y al aminoácido que le corresponde y los unen covalentemente con gasto de ATP sintetizando un aminoacilo-tRNA. Cuando al ribosoma se une el mRNA y a dos de sus codones consecutivos sendos aminoacil-tRNAs, el ribosoma establece un enlace peptídico entre estos aminoácidos. Cuando se han terminado de leer todos los codones, el polipéptido es liberado para que se pueda plegar. Parece fácil, pero no lo es tanto.
  2. Los ribosomas procariota y eucariota. Los ribosomas constan de varias moléculas de RNA y proteínas. Los ribosomas de los procariotas, de menor tamaño (70S), constan de dos subunidades (30S y 50S). La subunidad 30S contiene una molécula de RNA (16S; 1542 nt) (en naranja) y 21 proteínas (en azul). La subunidad 50S contiene dos moléculas de RNA (5S: 120 nt, 23S : 2906 nt) y 31 proteínas. La composición de las subunidades del ribosoma eucariota (80S) es: subunidad 60S (3 moléculas de RNA: 5S (121 nt), 5.8S (156 nt) y 28S (5070 nt) y 33 proteínas); subunidad 40 S (1 moléculas de RNA 18S (1869 nt) y 50 proteínas). La estructura completa del ribosoma 70S de E. coli se ha resuelto a 3.5 Å de resolución por cristalografía de Rayos X (4V4Q). La estructura completa del ribosoma 80S de Saccharomyces cerevisiae se ha resuelto a 3.0 Å de resolución por cristalografía de Rayos X (4V7R).
  3. La interacción con mRNA y con tRNA. El mRNA se localiza en la interfaz de las dos subunidades del ribosoma. Entra por un sitio y sale por otro. Existen tres sitios de unión de tRNA en la interfaz de las dos subunidades. Diversas moléculas de rRNA, proteína y el mRNA interactúan con los tRNA de los sitios A, P y E.
  4. El centro catalítico. En la formación del enlace peptídico catalizada por el ribosoma colaboran el aa-tRNA, el r-RNA y proteínas
  5. El ribosoma como diana terapéutica. Buena parte de los antibióticos actúan impidiendo la síntesis de proteínas en bacterias.