¿Cómo se logran las modificaciones postraduccionales y el procesamiento de las proteínas procarióticas?

Similitudes y diferencias en la síntesis de proteínas entre eucariotas y procariotas

1 ARNm

Los precursores del ARNm eucariota se sintetizan en el núcleo y necesitan ser procesados ​​después de la síntesis, madura en ARNm, se importa desde el núcleo al citoplasma y se utiliza para la síntesis de proteínas, mientras que el ARNm procariótico a menudo comienza la traducción antes de que se complete la síntesis; El ARNm eucariota contiene una "tapa" en forma de trifosfato de 7-metilguanosina y una "cola" formada por poliadenilato. Es monocistrónico y contiene sólo la información genética de una cadena polipeptídica. Al sintetizar proteínas, sólo hay un punto de inicio. síntesis y un punto final de síntesis; mientras que el ARNm procariótico es policistrónico, contiene múltiples puntos de inicio y puntos de terminación para la síntesis de proteínas, y no tiene una estructura similar a una "tapa" y una "cola". Antes de la señal de iniciación en dirección 5' hay un segmento SD rico en purinas. El ARNm eucariota no tiene este segmento. El metabolismo del ARNm de eucariotas es lento. La vida media del ARNm de mamíferos es de 4 a 6 horas, mientras que la vida media del ARNm bacteriano es de sólo 1 a 3 minutos. Además, los precursores de ARNm de eucariotas suelen contener secuencias de inserción, conocidas como intrones, que deben eliminarse durante el procesamiento.

2 Ribosomas

El nucleosoma (80S) de los eucariotas es de mayor tamaño que el de los procariotas. La subunidad pequeña es 40S y contiene un tipo de ARNr (ARNr 18S); la subunidad grande es 60S y contiene tres tipos de ARNr (ARNr 28S, ARNr 5,5S y ARNr 5S) y contiene más proteínas ribosómicas que los procariotas. El extremo 3' de la subunidad pequeña procariótica 16SrRNA tiene un segmento rico en pirimidina que puede unirse de manera complementaria a la región SD rica en purinas de su sitio de iniciación de ARNm. En el ARNr correspondiente (ARNr 18S) de los eucariotas no existe tal región complementaria.

3 tRNA

El aminoácido tRNA que juega un papel cebador en eucariotas es Met-tRNA fMet, que no requiere formilación, mientras que en procariotas es fMet-tRNA fMet, que es Met-tRNA fMet es el producto de la catálisis del ácido transformílico del metionil tRNA.

4 Proceso de síntesis

(1) Iniciar. Hay entre 9 y 10 tipos de factores de iniciación eucariotas (eIF). La pequeña subunidad de la nucleoproteína eucariota se une primero al Met-tRNA fMet y luego se une al mRNA. En este momento, se requiere una molécula de ATP.

(2) Extensión de la cadena peptídica. En los eucariotas sólo existe un factor de elongación que cataliza la entrada del aminoácido ARNt en el receptor (EFT 1). El factor que cataliza la translocación del peptidil ARNt se llama EFT 2 y puede ser inhibido por la toxina diftérica.

(3) Terminación. Los eucariotas sólo necesitan un factor de terminación (RF), que reconoce tres codones de parada y requiere trifosfato de guanosina. Hay tres tipos de factores de terminación en procariotas.

Además, en las mitocondrias de organismos eucariotas como los mamíferos, existe un sistema de síntesis de proteínas desde ADN a ARN y diversos factores relacionados para sintetizar determinados polipéptidos mitocondriales. Este sistema es similar al sistema de síntesis de proteínas procarióticas.

(4) Procesamiento postraduccional

La cadena polipeptídica liberada del ribosoma no necesariamente tiene actividad biológica. Una vez que la cadena peptídica se libera del ribosoma, sufre varios procesos de modificación en la célula y se convierte en una proteína madura activa, lo que se denomina procesamiento postraduccional.

1. Modificación de la estructura de orden superior

Una vez liberada la cadena peptídica, esta puede plegarse y enrollarse en una estructura de orden superior según las características de su estructura primaria. Además, la modificación de estructuras avanzadas también incluye:

(1) Plegado: La generación de conformación tridimensional de proteínas requiere plegamiento, que implica la participación de chaperonas moleculares, isomerasa de enlaces disulfuro y cis-cadena peptídica. trans isomerasa.

(2) Polimerización de subunidades. Las proteínas con estructura cuaternaria están compuestas por dos o más cadenas peptídicas polimerizadas mediante enlaces no valentes para formar oligómeros. Aunque cada subunidad tiene su propia función independiente, debe ser interdependiente para funcionar.

(3) Conexión del grupo protésico.

Las proteínas se dividen en dos categorías: proteínas puras y proteínas de unión. Las glicoproteínas, las lipoproteínas y varias enzimas con coenzimas son proteínas de unión comunes e importantes.

La combinación de grupos protésicos (coenzimas) y cadenas peptídicas es un proceso bioquímico complejo.

2 Modificación del producto primario

(1) Eliminar N-formilo o N-metionina. Durante la síntesis de proteínas, el aminoácido N-terminal es siempre fMet (formilmetionina), cuyo grupo α-amino está formilado. Sin embargo, la mayoría de las proteínas naturales no tienen metionina como primer aminoácido N-terminal. La deformilasa o aminopeptidasa intracelular puede eliminar N-formilo, metionina N-terminal o péptido N-terminal.

(2) Modificación de aminoácidos individuales. Algunas proteínas requieren ciertas modificaciones antes de que puedan madurar y participar en actividades fisiológicas normales. Por ejemplo, los precursores de protamina deben transportar cadenas de azúcar y los precursores de colágeno deben hidroxilarse y transportar cadenas de azúcar después de sintetizarse en las células.

La hidroxiprolina y la hidroxilisina suelen aparecer en las proteínas del tejido conectivo. Estos dos aminoácidos no tienen códigos genéticos, ni anticodones ni ARNt para guiarse hacia la cadena peptídica. A través de ellos aparecen residuos de prolina y lisina. hidroxilación.

(3) Modificación por hidrólisis. Mediante modificación hidrolítica, una cadena peptídica se puede dividir en múltiples segmentos peptídicos activos diferentes. Para convertir un zimógeno inactivo en una enzima activa, a menudo es necesario eliminar parte de la cadena peptídica. Por ejemplo, cuando la proinsulina se convierte en insulina, aún es necesario eliminar algunos segmentos peptídicos.

3 Entrega dirigida de síntesis de proteínas

Después de la síntesis de proteínas, llega direccionalmente al lugar objetivo donde realiza su función, lo que se denomina entrega dirigida. El proceso de síntesis de las proteínas secretadas es básicamente el mismo que el de otras proteínas. Pero su ARNm a menudo codifica un péptido con más aminoácidos hidrófobos. Este péptido se llama péptido señal. Su función es transferir la proteína sintetizada al retículo endoplásmico, cortar el péptido señal y luego enviar la proteína sintetizada fuera de la célula. .