Proceso de Síntesis de Proteínas: Transcripción y Traducción Molecular

La síntesis de proteínas es un proceso fundamental en la biología celular, mediante el cual la información genética codificada en el ADN se utiliza para construir proteínas. Este proceso se divide en dos etapas principales: la transcripción y la traducción.

1. Transcripción: Formación del ARN a partir de ADN

La transcripción es el primer paso en la expresión génica, donde una secuencia de ADN es copiada a una molécula de ARN. Este proceso se lleva a cabo en varias fases:

a. Formación del complejo ARN polimerasa-promotor

La ARN polimerasa, una enzima clave, reconoce y se une a secuencias específicas en el ADN conocidas como promotores. Esta unión forma el complejo ARN polimerasa-promotor.

b. Inicio y elongación de la cadena de ARN

Una vez formado el complejo, la ARN polimerasa se desplaza a lo largo del gen, desenrollando y separando transitoriamente las dos cadenas complementarias de ADN. Esto crea la burbuja de transcripción, dejando expuesta una cadena de ADN que servirá como molde.

• La cadena de ADN utilizada como molde es la secuencia anti-sentido (3’ a 5’).
• La ARN polimerasa recorre esta cadena molde, incorporando ribonucleótidos complementarios para construir una nueva cadena de ARN.
• La ARN polimerasa cataliza la formación de enlaces fosfodiéster entre los ribonucleótidos, uniendo así la cadena de ARN en crecimiento.
• La cadena de ARN sintetizada es complementaria y antiparalela a la cadena molde de ADN.
• A medida que la ARN polimerasa avanza, la burbuja de transcripción se desplaza, y el ADN que ya ha sido transcrito se vuelve a cerrar detrás de ella.

c. Terminación de la transcripción

La transcripción concluye cuando la ARN polimerasa alcanza una secuencia terminadora específica en el ADN. Al llegar a esta secuencia:

• El extremo 3’ OH del ARN sintetizado se libera.
• La burbuja de transcripción se cierra.
• El resultado final es una molécula de ARN complementaria a la cadena molde de ADN. La secuencia terminadora puede variar dependiendo del tipo de célula.

2. Traducción: Síntesis de Proteínas a partir de ARN mensajero (ARNm)

La traducción es el proceso mediante el cual la secuencia de nucleótidos del ARNm se decodifica para sintetizar una cadena de aminoácidos, formando una proteína. Este proceso también consta de varias etapas:

a. Inicio de la traducción

El proceso comienza cuando la subunidad pequeña del ribosoma se une al ARNm y lo recorre hasta encontrar el codón de inicio (generalmente AUG). En este punto:

• El primer aminoacil-ARNt (ARNt cargado con un aminoácido), que lleva la metionina, se une al codón de inicio.
• Posteriormente, la subunidad grande del ribosoma se une al complejo, formando el ribosoma funcional listo para la elongación.

b. Elongación de la cadena de proteína

Esta es la fase de crecimiento de la cadena polipeptídica:

• Un segundo aminoacil-ARNt, cuyo anticodón es complementario al siguiente codón del ARNm, entra en el sitio A del ribosoma.
• La enzima peptidil transferasa, parte de la subunidad grande del ribosoma, cataliza la formación de un enlace peptídico entre la metionina (o el aminoácido anterior) y el nuevo aminoácido en el sitio A.
• El dipéptido recién formado queda unido al ARNt en el sitio A.
• El ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm en dirección 5’ a 3’ (un proceso llamado translocación). El ARNt que ha perdido su aminoácido se mueve del sitio A al sitio P, y el ARNt con el dipéptido pasa al sitio P. El ARNt iniciador vacío se mueve al sitio E y es expulsado.
• Un nuevo ARNt con su aminoácido ingresa en el sitio A, y el ciclo de elongación se repite.
• La síntesis de la proteína ocurre siempre desde el extremo N-terminal al extremo C-terminal.

c. Terminación de la traducción

La elongación continúa hasta que un codón de terminación (UAA, UAG o UGA) llega al sitio A del ribosoma. Estos codones no tienen ARNt complementarios. En su lugar:

• Se unen unas proteínas llamadas factores de liberación al sitio A.
• Estos factores provocan la hidrólisis del enlace entre la cadena polipeptídica y el último ARNt, liberando la proteína completa.
• Todos los componentes del complejo de traducción (ARNm, ribosomas, ARNt) se disocian.

La proteína recién sintetizada, que constituye la estructura primaria del polipéptido, se pliega para adquirir su estructura tridimensional funcional. En algunos casos, este plegamiento es asistido por proteínas llamadas chaperonas.