Regulación de la PDH, β-oxidación y síntesis de proteínas: elongación e iniciación en procariotas y eucariotas

Regulación de la piruvato deshidrogenasa (PDH)

La PDH está sometida a inhibición competitiva por acetil-CoA y NADH+H⁺, y a inhibición por ATP, mientras que el AMP la activa.

Además, presenta regulación covalente:

• Fosforilación: forma inactiva, catalizada por la PDH quinasa.
• Desfosforilación: forma activa, catalizada por la PDH fosfatasa.

La PDH quinasa y la PDH fosfatasa se encuentran reguladas de forma inversa por la insulina y la adrenalina, relacionadas con la liberación de Ca²⁺ en el citosol.

Oxidación de ácidos grasos (β-oxidación)

Fases del proceso

1. Activación: adenilación y acilación del grupo CoA-SH, formando acil-CoA.
2. Transferencia a la carnitina y transporte a través de la membrana interna mitocondrial.
3. Reconjugación con CoA en la matriz mitocondrial.
4. Ciclo de la β-oxidación:
   • Deshidrogenación (acil-CoA a enoil-CoA; FAD → FADH₂).
   • Hidratación (adición de H₂O).
   • Deshidrogenación (NAD⁺ → NADH+H⁺).
   • Fragmentación tiolítica (CoA-SH → acetil-CoA).

Balance energético

Por cada ciclo se obtienen n/2 acetil-CoA (10 ATP cada uno), n/2−1 FADH₂ (1,5 ATP cada uno) y n/2−1 NADH+H⁺ (2,5 ATP cada uno).

Elongación en procariotas

El comienzo del ciclo de elongación se produce cuando la cadena polipeptídica en crecimiento está anclada al ARN de transferencia (ARNt) en el lugar P, quedando vacíos los lugares A y E.

Primera etapa: adición de aminoácidos

1. El aminoacil-ARNt correcto, complementario al codón del ARNm del siguiente aminoácido a incorporar, se dirige hacia el lugar A formando un complejo con el factor de elongación EF-Tu unido a GTP. El ARNt cargado se deposita en el sitio A, el GTP se hidroliza y se libera EF-Tu-GDP.
2. La cadena de ARNt anclada en P transfiere su grupo amino al aminoácido transportado por el ARNt del lugar A, catalizado por la peptidiltransferasa.
3. Translocación: el extremo del anticodón del ARNt ya descargado pasa al lugar P, y el ARNt con la cadena pasa al lugar E. Requiere el factor proteico EF-G unido a GTP, con hidrólisis del GTP.
4. Los lugares E y P están ocupados y el A vacío; cuando el ARNt se libera de E, el lugar A acepta un nuevo aminoacil-ARNt de acuerdo con el siguiente codón, completándose un ciclo de elongación.

Iniciación en eucariotas

El proceso de iniciación es muy semejante al de los procariotas: ambos utilizan un codón de iniciación y un ARNt iniciador, así como factores de iniciación que forman un complejo con la subunidad menor del ribosoma, que se une al ARNm antes de acoplarse la subunidad mayor.

Diferencias principales

• La estructura de los ribosomas es diferente.
• Se precisan unos 30 factores de iniciación diferentes.
• El método de reconocimiento entre el ARNm y su codón de iniciación es muy distinto:
  1. La subunidad 40S está asociada con un ARNt iniciador cuando se recluta al ARNm, reconociendo la caperuza del extremo 5′ del ARNm.
  2. La subunidad 40S recorre el ARNm en dirección 5′→3′ hasta alcanzar el codón de inicio AUG.