Traducción y síntesis de proteínas
La traducción es el proceso mediante el cual la información genética contenida en el ARN mensajero es decodificada por los ribosomas para construir proteínas, las macromoléculas funcionales de la célula. Es el segundo paso principal de la expresión génica después de la transcripción y completa el flujo de información desde el gen hasta el producto funcional descrito por el dogma central de la biología molecular.
Definition
La traducción es la síntesis de un polipéptido catalizada por el ribosoma, cuya secuencia de aminoácidos es especificada, codón por codón, por una plantilla de ARN mensajero, con los ARN de transferencia sirviendo como adaptadores que emparejan cada codón con su aminoácido.
Scope
Esta área orienta al lector sobre cómo una secuencia de nucleótidos se lee en tripletes y se convierte en una secuencia ordenada de aminoácidos. Abarca el código genético y el reconocimiento de codones, las fases de iniciación, elongación y terminación de la síntesis de polipéptidos, y la estructura y función catalítica del ribosoma. Trata la traducción como un tema molecular fundamental más que como una guía clínica.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se convierte la secuencia lineal de nucleótidos del ARNm en la secuencia de aminoácidos de una proteína?
- ¿Qué maquinaria molecular lee los codones y forma los enlaces peptídicos?
- ¿Cómo se definen y controlan el inicio y el final de la síntesis?
- ¿Cómo se logra que la traducción sea rápida y precisa?
Key concepts
- Plantilla de ARN mensajero
- Adaptadores de ARN de transferencia
- Codón triplete
- Marco de lectura
- Fases de iniciación, elongación y terminación
- Ribosoma como ribozima
- Fidelidad traslacional
Key theories
- Dogma central de la biología molecular
- La información de secuencia fluye del ácido nucleico a la proteína y no de la proteína; la traducción es el paso terminal de transferencia de información que convierte la secuencia de ARNm en secuencia de polipéptidos.
- Hipótesis del adaptador
- Crick propuso que pequeñas moléculas adaptadoras, posteriormente identificadas como ARN de transferencia, median entre los codones y los aminoácidos, porque las bases nucleotídicas no pueden reconocer directamente las cadenas laterales de los aminoácidos.
Mechanisms
Un ARNm se lee en tripletes no superpuestos llamados codones, cada uno especificando un aminoácido o una señal de parada. Los aminoacil-ARN de transferencia entregan aminoácidos cuyos anticodones se aparean por bases con codones sucesivos dentro del ribosoma, el cual cataliza la formación del enlace peptídico y avanza a lo largo del mensaje. La síntesis procede en tres fases: iniciación, que ensambla el ribosoma en un codón de inicio; elongación, que añade aminoácidos repetidamente; y terminación, que libera la cadena completa en un codón de parada. Los sistemas libres de células de Nirenberg y sus colegas demostraron por primera vez que secuencias de ARN definidas dirigen la incorporación de aminoácidos específicos, y los estudios estructurales han demostrado desde entonces que el propio ribosoma, una máquina de ARN-proteína, lleva a cabo la química.
Clinical relevance
Muchos antibióticos actúan inhibiendo selectivamente la traducción bacteriana, y los defectos hereditarios en los componentes de la maquinaria traslacional subyacen a una variedad de trastornos, lo que hace que esta área sea relevante para comprender la farmacología y los mecanismos de las enfermedades. Describe procesos moleculares que explican cómo los fármacos y las mutaciones afectan la producción de proteínas y no es una base para decisiones individuales de diagnóstico o tratamiento.
Evidence & guidelines
Los mecanismos aquí resumidos se basan en décadas de evidencia bioquímica y estructural, incluyendo los experimentos del código genético de la década de 1960 y las estructuras ribosómicas de resolución atómica, y están consolidados en los libros de texto estándar de biología molecular y en la literatura de revisión principal.
History
El marco conceptual para la traducción surgió en las décadas de 1950 y 1960: Crick articuló el dogma central y la hipótesis del adaptador, mientras que Nirenberg, Khorana y otros descifraron el código genético utilizando plantillas de ARN sintéticas en sistemas libres de células. La máquina molecular responsable, el ribosoma, fue posteriormente resuelta con detalle atómico, revelando que su núcleo catalítico es ARN.
Key figures
- Francis Crick
- Marshall Nirenberg
- Thomas Steitz
- Rachel Green
Related topics
Seminal works
- crick-1970
- nirenberg-1961
- steitz-2008
Frequently asked questions
- ¿En qué se diferencia la traducción de la transcripción?
- La transcripción copia el ADN de un gen en ARN mensajero, mientras que la traducción lee ese ARN mensajero en un ribosoma para ensamblar una proteína; la transcripción trabaja dentro de un alfabeto químico (nucleótidos), mientras que la traducción convierte entre dos alfabetos (nucleótidos y aminoácidos).
- ¿Por qué se llama ribozima al ribosoma?
- Los estudios estructurales demostraron que el enlace peptídico es formado por el ARN ribosómico en lugar de por proteínas, por lo que el ribosoma cataliza la síntesis como una enzima de ARN, o ribozima.