Biosíntesis de Proteínas: El Proceso de Traducción Genética

La Traducción: Biosíntesis de Proteínas

La traducción se define como la síntesis de la secuencia de aminoácidos de una proteína, siguiendo el mensaje contenido en el ARNm. Este proceso fundamental tiene lugar en los ribosomas y en él intervienen diversos componentes:

• Aminoácidos: Los monómeros que formarán la proteína.
• ARN de diversos tipos: ARNm (mensajero), ARNt (de transferencia) y ARNr (ribosómico).
• Enzimas: Proteínas que catalizan las reacciones.
• Factores proteicos: Proteínas que regulan y asisten el proceso.
• Nucleótidos trifosfato (como el GTP): Moléculas portadoras de energía.

Tipos de ARN involucrados en la Traducción

Los ARN que intervienen en este proceso son de tres tipos principales:

• ARNm (ARN mensajero): Lleva la información genética contenida en el ADN desde el núcleo (en eucariotas) o el nucleoide (en procariotas) hasta los ribosomas.
• ARNr (ARN ribosómico): Forma parte esencial del propio ribosoma, constituyendo su estructura y participando en su función catalítica.
• ARNt (ARN de transferencia): Transporta los aminoácidos específicos desde el citosol hasta los ribosomas, reconociendo los codones del ARNm.

Etapas de la Traducción

El proceso de traducción se concreta en la biosíntesis de la secuencia de aminoácidos. En este proceso se distinguen las siguientes etapas principales:

1. Activación de los aminoácidos.
2. Traducción, que consta, a su vez, de tres fases:
   • Iniciación de la síntesis.
   • Elongación de la cadena polipeptídica.
   • Terminación de la síntesis.
3. Posteriormente, la asociación de varias cadenas polipeptídicas y, a veces, de grupos prostéticos para construir las proteínas funcionales.

1. Activación de los Aminoácidos

Esta etapa consiste en la unión del aminoácido (AA) a su correspondiente ARNt. Este proceso es catalizado por enzimas específicas llamadas aminoacil-ARNt sintetasas y requiere energía.

2. Traducción en los Ribosomas

Una vez que los aminoácidos han sido activados en la etapa anterior, continúa el proceso de biosíntesis de proteínas en los ribosomas.

2.1. Iniciación de la Síntesis

La fase de iniciación es crucial para el comienzo correcto de la síntesis proteica:

• El ARNm se une a la subunidad menor de un ribosoma.
• La subunidad pequeña se mueve a lo largo del ARNm hasta que encuentra el codón de iniciación, que es 5'-AUG-3'.
• A este codón se asocia un aminoacil-ARNt iniciador específico, que presenta el anticodón 3'-UAC-5' y que transporta el aminoácido metionina en las células eucariotas (o formilmetionina en las procariotas).
• A este grupo de moléculas se une la subunidad ribosómica mayor, formando así el complejo ribosómico o complejo activo.
• La energía necesaria para que se realice esta etapa es aportada por una molécula de GTP.

Sitios del Ribosoma

En el complejo ribosómico se diferencian tres lugares o sitios principales:

• Centro P (Peptidil): En él se sitúa el primer aminoacil-ARNt (el iniciador) y, posteriormente, la cadena polipeptídica en crecimiento.
• Centro A (Aceptor): Donde se ubican los siguientes aminoacil-ARNt que llegan con sus respectivos aminoácidos.
• Centro E (Salida): En él se sitúa el ARNt que acaba de aportar su aminoácido y que está a punto de salir del ribosoma.

Diferencias en la Iniciación entre Procariotas y Eucariotas

El proceso de iniciación de la síntesis presenta algunas diferencias importantes entre estos dos tipos de células:

• En las células eucariotas, el ARNm se sintetiza en el núcleo y, antes de salir al citoplasma, experimenta un proceso denominado maduración (eliminación de intrones, adición de cap y cola poli-A).
• En procariotas, el ARNm no experimenta maduración y, antes de terminar su síntesis, ya se empieza a traducir (transcripción y traducción son simultáneas).
• El ARNm, si es suficientemente largo, puede ser traducido por varios ribosomas a la vez. Si se examina con el microscopio electrónico, se observa una especie de rosario de ribosomas que se denomina polirribosoma.

2.2. Elongación o Alargamiento de la Cadena Polipeptídica

Esta fase implica la adición secuencial de aminoácidos a la cadena en crecimiento:

• El primer triplete que se traduce es AUG, que corresponde al aminoácido metionina en los eucariotas.
• Al centro A llega el segundo aminoacil-ARNt, cuyo anticodón es complementario al segundo codón del ARNm.
• El radical carboxilo del aminoácido iniciador (situado en el centro P) se une con el radical amino del aminoácido siguiente (situado en el centro A) mediante un enlace peptídico.
• La enzima Peptidil-transferasa (una ribozima, parte del ARNr de la subunidad mayor) cataliza esta unión.
• Así, el centro P queda ocupado por un ARNt sin aminoácido (el que trajo la metionina).
• Entonces se produce la translocación ribosómica: el ribosoma se mueve un codón a lo largo del ARNm. El ARNt sin aminoácido pasa a ocupar el centro E y sale del ribosoma. El peptidil-ARNt (el ARNt con la cadena polipeptídica en crecimiento) pasa del centro A al centro P.
• El centro A queda libre, en espera de un nuevo aminoacil-ARNt.
• Este proceso precisa energía, que aporta una molécula de GTP, y se repite en cada uno de los codones siguientes.
• En los procariotas, se traduce un codón por décima de segundo, lo que demuestra la alta velocidad del proceso.

2.3. Finalización de la Síntesis

La terminación de la síntesis proteica ocurre cuando el ribosoma encuentra un codón de parada:

• El final de la síntesis está determinado por la presencia de alguno de los siguientes tripletes de terminación (o codones de parada): UAA, UAG y UGA.
• La causa de que estos tripletes señalen la finalización del proceso de síntesis es que no hay ningún ARNt cuyo anticodón les sea complementario.
• En cambio, sí son reconocidos por los factores proteicos de liberación, que necesitan consumir GTP para actuar.
• Estos factores de liberación provocan la hidrólisis del enlace entre la cadena polipeptídica y el último ARNt.
• La cadena polipeptídica se libera.
• A continuación, el ARNm y las dos subunidades ribosómicas se separan, quedando listos para iniciar un nuevo ciclo de traducción.