El codi genètic i la síntesi de proteïnes: traducció i regulació gènica

El Codi Genètic

El codi genètic és el conjunt de regles que determinen la correspondència entre la seqüència de nucleòtids de l’ARNm i la seqüència d'aminoàcids d’una proteïna.

Característiques:

• És degenerat, és a dir, la major part dels aminoàcids estan codificats per més d’un codó.

• El codi genètic es considera universal, ja que s’utilitza en tots els éssers vius.

Traducció. Síntesi de les Proteïnes

La traducció és el procés mitjançant l’ARNm passa a proteïnes.

Etapes:

Etapa I: Activació dels aminoàcids.

L'activació d'un aminoàcid consisteix a unir-lo al seu ARNt. La unió requereix energia en forma d'ATP. La unió està catalitzada per un enzim específic: l'aminoacil ARNt sintetasa.

Etapa II: Iniciació de la cadena.

La subunitat petita del ribosoma s’uneix a l’extrem 5’ de l'ARNm, la subunitat petita es mou fins a trobar el codó d’inici, que sempre és AUG, i que correspon a una metionina. Un cop ha trobat el codó d’inici la subunitat gran del ribosoma s’uneix i els factors d’iniciació es libaran.

El ribosoma té tres llocs:

• A: On se situen els aminoacils-ARNt entrants.

• P: On se situa el ARNt carregat amb el polipèptid en creixement.

• E: Per on abandonarà el ribosoma el ARNt descarregat de l’aminoàcid

Etapa III: Elongació de la cadena

Un nou ARNt carregat amb un aminoàcid s’incorpora al lloc A del ribosoma. Al ribosoma l’anticodó de l’ARNt s’emparella amb el codó de l’ARNm.

Es crea un enllaç peptídic entre els aminoàcids, mentre es crea aquest enllaç el ARNt del lloc P allibera els aminoàcids al ARNt del lloc A i es queda buit. Al mateix temps, el ribosoma es mou un triplet endavant de l'ARNm, com a conseqüència el ARNt buit es troba ara al lloc E i el peptidil que havia entrat al lloc P, el lloc A es troba un altre cop lliure per acceptar un nou ARNt. El cicle es repeteix per a cada codó de l’ARNm.

Etapa IV: Terminació

Passa quan al lloc A es col·loca algun dels tres codons de terminació. No hi ha cap ARNt que es pugui unir al lloc A. Al seu lloc aquests codons són reconeguts per una proteïna, un factor de terminació, en unir-se s’allibera el polipèptid de l’ARNt, el ribosoma es dissocia en les subunitats.

Diferències entre Procariotes i Eucariotes

En les eucariotes:

• Els ribosomes són més grans.

• Només tenen un punt d’iniciació.

• El primer aminoàcid s’incorpora a la metionina sense cap modificador.

Modificacions Posttraduccionals

Durant la traducció o quan s’acaba, les cadenes polipeptídiques es pleguen i s'hi esdevé una sèrie de modificacions:

• Unió de grups prostètics.

• Modificació de certs aminoàcids.

• Eliminació d’aminoàcids de l’extrem.

• Eliminació de segments de l’interior de la cadena polipeptídica.

• Formació de ponts disulfur.

Regulació de l’Expressió Gènica

Procariotes: L’Operó

Conjunt de gens adjacents, propis dels procariotes, que s’expressen com una unitat i que estan funcionalment relacionats. Generalment, els gens que codifiquen els enzims estan implicats en una via metabòlica.

L’operó bacterià consta de:

• Gens estructurals: Són els que codifiquen les cadenes de polipèptids dels enzims.

• Promotor: conté les seqüències d'ADN reconegudes per l’ARN polimerasa per dur a terme la transcripció.

• Operador: Regió d’ADN, que s’encavalca amb el promotor, i actua com a repressor.

• Gen regulador: Codifiquen per a proteïnes que controlen l'expressió dels gens estructurals.

Hi ha dos tipus d’operons:

• Operó induïble, inactius fins que són activats per un inductor. (operó lac)

• Opero reprimible, sempre actius fins que són inactivats per un correpressor. (operó del triptòfan)

Eucariotes

El control de l’expressió gènica en els eucariotes és més complex:

• contenen una quantitat més gran d’informació genètica, està repartida en diverses molec. d’ADN.

• L’ADN està associat a proteïnes per formar la cromatina.

• L’ADNm és més estable que en les procariotes de manera que hi ha molts controls de traducció.

Control Transcripcional

El control transcripcional inclou tots els mecanismes que contribueixen a regular el començament de la transcripció.

• CONTROL DEL GRAU DE CONDENSACIÓ DE LA CROMATINA:

És essencial per a l’expressió gènica. La transcripció no es pot fer en punts en què la cromatina està molt condensada. Es controla mitjançant:

• Modificacions de l’ADN: L’addició de grups metil.

• Modificacions en les histones: L’eliminació de grups acetil.

• CONFORMACIÓ ESPACIAL DE LA CROMATINA:

La velocitat de la transcripció l’augmenta unes proteïnes activadores que es troben als promotors.

• PROTEÏNES REGULADORES ESPECÍFIQUES O FACTORS DE TRANSCRIPCIÓ.

Hi ha una àmplia varietat de proteïnes reguladores que desenvolupen papers essencials en la regulació de l’expressió gènica.

Control Posttranscripcional

• PROCÉS ALTERNATIU TRANSCRIT PRIMARI

Hi ha vegades que es donen processos de splicing alternatius, fet que permet que es generin diferents ARNm a partir d’un mateix transcrit primari. Les diferents proteïnes formades mitjançant processos de splicing alternatiu s’anomenen isoformes.

• CONTROL DE LA TRADUCCIÓ DE L’ARNm.

La interferència per ARN és un dels processos més importants per regular la traducció, ho fa mitjançant microARN.