7.3 Etapas de la síntesis de proteínas en organismos procarióticos.

J. Shine y L. Dalgarno describieron la complementariedad entre el extremo 5' los mRNA y el rRNA 16S de la subunidad pequeña, para que el AUG se coloque en el sitio correcto. Estas secuencias se denominan «Shine-Dalgarno».

Las enzimas que unen los aminoácidos a sus tRNA son las aminoacíl-tRNA ligasas, una para cada aminoácido en bacterias, que reconoce los diferentes tRNA que usa el aminoácido. Las hay de dos tipos y su papel es esencial para la fidelidad de la síntesis proteica.

La traducción de un mensaje del mRNA puede dividirse en tres fases: iniciación, elongación y terminación, fases en las que se necesitan factores de traducción: factores de iniciación (IFs), factores de elongación (EFs) y factores de liberación (RFs).

INICIO DE LA TRADUCCIÓN

Se comienza con la subunidad menor sola. IF-1 se une a la base del sitio A para forzar que el primer fMet-tRNA entre en el sitio P. IF-3 se le necesita para estabilizar la subunidad 30S IF-2 sirve para depositar el aminoacil-tRNA (fMet-tRNA en este caso) en el ribosoma. Los 3 IF junto con el mRNA, el fMet-tRNA y la subunidad 30S forman el complejo de iniciación

El tRNA iniciador que reconoce el AUG (en ocasiones GUG y raramente UUG) es especial ya que porta una formil-Met, presenta modificaciones postranscripcionales específicas, sólo puede usarse en iniciación, y es el único capaz de entrar en el sitio P (no el A) sin la subunidad mayor del ribosoma. 

ELONGACIÓN

El crecimiento de la cadena polipeptídica en el ribosoma es un proceso cíclico que se repite tantas veces como aminoácidos se incorporen. Cada ciclo consta de 4 pasos: ubicación del nuevo aa-tRNA, verificación o corrección del aminoácido introducido, formación del enlace peptídico y translocación. Los sitios E y A cooperan negativamente puesto que nunca que encuentran ocupados a la vez.

-Ubicación

El tRNA aminoacilado se dirige al sitio A con el factor de elongación EF-Tu (EF-1A), que al igual que IF-2, lleva GTP. Cuando el aminoacil-tRNA se aloja en el sitio A, el GTP se hidroliza y se libera EF-Tu/GDP.

-Corrección

Para dejar el aa-tRNA en su sitio, EF-Tu tiene que hidrolizar el GTP. Esto es un proceso relativamente lento, que da tiempo a verificar el apareamiento codón-anticodón. Si el apareamiento codón-anticodón es incorrecto, el aminoacil-tRNA se rechaza y queda de nuevo libre el sitio A para aceptar el aminoacil-tRNA correcto.

-Transpeptidación

La cadena polipeptídica enganchada al tRNA del sitio P se transfiere sobre el aminoácido transportado por el tRNA del sitio A. Esta transferencia la cataliza el sitio peptidil transferasa de la subunidad 50S. Concretamente, el rRNA 23S alojado en este sitio catalítico es quien realiza la función catalítica fundamental, actuando como ribozima.

El sitio peptidil transferasa también impide que la cadena naciente se hidrolice del tRNA al que va unida, evitando la terminación prematura. Lo consigue evitando la entrada de moléculas de agua al centro activo peptidil transferasa, esencialmente mediante un entorno hidrófobo. 

-Translocación (traslado)

El tRNA descargado del sitio P se transfiere al E y el tRNA que tiene el péptido en el sitio A pasa al P. El desplazamiento hace que el ribosoma avance 3 nt por el mRNA.

Tras la translocación, la cooperación negativa entre E y A hace que no pueda entrar otro aa-tRNA nuevo en A hasta que el que hay en E no ha salido. En este momento se ha completado el ciclo, con la diferencia de que ahora la cadena polipeptídica ha crecido en un residuo y el ribosoma está desplazado 3 nt en el mRNA. 

TERMINACION

Determina la conclusión de la síntesis de la proteína cuando el sitio A del ribosoma es abordado por el codón de terminación del ARNm  (UUA, UGA o UAG, indistintamente). Ello deja al sitio A sin el esperado aminoacil-ARNt^AA, aunque pronto es ocupado por un factor de terminación llamado eRF (eucaryotic releasing factor), que sabe reconocer a los tres codones de terminación.

En síntesis la terminación de la cadena polipeptídica está señalada por el ARNm mediante un codón que no especifica la incorporación de ningún aminoácido . Ese codón de terminación puede ser UUA, UGA o UAG, y sobre él no se une ningún ARNt. En cambio, es reconocido por dos proteínas llamadas factores de liberación (eRF). Cuando esto sucede, la proteína terminada se libera del último ARNt, que también se separa del ARNm. Por último también se disocian las subunidades ribosómicas. Todos  estos elementos pueden ser reutilizados en  una nueva síntesis.