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Traducción del ADN , qué es y dónde se da, etapas

Resumen de la traducción del ADN con sus etapas.
Paradais Sphynx/CC BY 2.0

La creación de proteínas es un proceso clave para la expresión de la información genética, a través de estas biomoléculas se controla funciones vitales de los organismos vivos, tales como procesos fisiológicos, se otorgan características fenotípicas y además proporcionan estructura y forma a todas las células. La formación de las proteínas viene dada mediante el proceso de traducción del ADN, tema que estudiaremos a continuación, en el daremos la definición de qué es la traducción del ADN, además se describirán las principales características y las etapas del proceso.

¿Qué es la traducción del ADN?

La traducción del ADN también llamada síntesis proteica o síntesis de proteínas, como su nombre lo indica, equivale al conjunto de procedimientos por los cuales la información que trae consigo codificada el ARN de tipo mensajero se transforma en una polipéptido que posteriormente sufre cambios estructurales para llegar a ser funcional.

De esta manera, la traducción del ADN es el último paso del dogma central de la biología que transmite la información en un lenguaje específico, para que durante el proceso de síntesis proteica se lea de la manera correcta y se efectúe la acción correspondiente de formación de una proteína nueva de acuerdo a las instrucciones dadas.

¿Dónde se da la traducción del ADN?

A diferencia de otros procesos como la replicación o duplicación del ADN y la transcripción que ocurren dentro de la membrana nuclear, es decir, en el núcleo celular, el proceso de traducción del ADN se da en el citoplasma, específicamente en los organelos llamados ribosomas. Es importante recordar en este punto que los procariotas (carentes de membrana nuclear) efectúan todos sus procesos (incluyendo la traducción) en el citoplasma o citosol.

Los ribosomas son unos organelos celulares que se pueden encontrar libres o adheridos al retículo endoplasmático (en células procariotas este retículo no existe, por lo que solo se encuentran libres en el citosol). Están integrados por dos subunidades, una de menor tamaño y otra mayor, llamadas pequeña y grande, respectivamente. Los tamaños de estas subunidades y del ribosoma en general varían entre organismos procariotas y eucariotas.

Características de la síntesis de proteínas

Existen diferentes aspectos que definen y delimitan este proceso de traducción del ADN, estos son:

Sentido de lectura del código presente en el ARNm: como característica principal de este proceso es la dirección en que será leído el ARNm, la cual va en una orientación 5´ hacia 3´ en todo momento del proceso.

Sentido de la síntesis proteica: debido al sentido del marco de lectura del ARNm durante su traducción, la proteína inicia su formación en el extremo amino (N-terminal) y avanza hacia el carboxilo (C-terminal). El científico Howard Dintzis fue quién logró descubrir este acontecimiento en 1961.

Elementos importantes de la traducción del ADN: existen tres elementos fundamentales para que el proceso de traducción se lleve a cabo: el ARNm que contiene el código que va a ser traducido, los ARN de transferencia (ARN transferentes), enzimas y proteínas especiales, los nucleótidos trifosfatos, los aminoácidos que se van a ir ensamblando y, por supuesto, los ribosomas, el lugar donde ocurre esta síntesis.

Energía requerida para el proceso: ya que la traducción del ADN equivale a un proceso de biosíntesis, exige un gran aporte energético para que pueda llevarse a cabo.

En este caso, la fuente de energía que corresponde para la iniciación, continuación y terminación del procedimiento (ya que abarca la formación del complejo iniciador, el enlace de unión entre el ARN de transferencia y el ribosoma, la formación de enlaces peptídicos, el desplazamiento, así como la separación de los ribosomas de este ARNm) es suministrada por el guanosín trifosfato (abreviado como GTP); mientras que el adenosíntrifosfato (o ATP) se encarga de aportar la energía para la unión de los aminoácidos a los ARNt libres.

¿Cuáles son las etapas de la traducción del ADN?

La síntesis de proteínas o traducción del ADN puede subdividirse en cuatro etapas principales, llamadas en orden consecutivo: unión de los aminoácidos a los ARNt, iniciación, elongación y por último la terminación. Algunos textos consideran solo las últimas tres, al igual que ocurre en otros procesos relacionados con el ADN como la replicación y la transcripción.

Unión de los aminoácidos al ARN de transferencia

Esta etapa también se la conoce con el nombre de pre-iniciación, ya que corresponde a un paso preliminar como requisito para que pueda efectuarse la traducción. Dicha unión es posible gracias a un enlace de tipo covalente entre el carboxilato (del aminoácido) y el hidroxilo del azúcar del residuo de adenosina (del ARNt). Estas reacciones son catalizadas gracias a una maquinaria enzimática llamada aminoacil-tRNA sintetasas, con el ATP como fuente energética y con una reacción en dos pasos consecutivos.

Como un aspecto importante se puede mencionar que existen diferentes ARN de transferencia, aproximadamente entre 30 y 50, por lo cual hay específicos para cada aminoácido, al igual que aminoacil-tRNA sintetasas específicas.

Iniciación

Corresponde al primer mecanismo como tal de la traducción del ARN, involucra el ensamblaje de todos los componentes requeridos para ello: el ARNm, las dos subunidades ribosomales, las proteínas o factores de iniciación (las cuales difieren en procariotas y eucariotas), el ARNt iniciador y el GTP; el proceso transcurre en tres pasos principales:

I.- El primer acontecimiento de la traducción es la unión del ARNm con una subunidad ribosómica, la pequeña. Esto es posible gracias a los factores de iniciación que al unirse a la subunidad de menor tamaño evitan que la mayor del ribosoma se adhiera a él, de este modo el ARNm puede acoplarse y posicionarse adecuadamente, encima del codón de iniciación.

Este acoplamiento se da gracias a una secuencia del ARNm denominada Shine-Dalgarno, que es complementaria con una región de la secuencia del ARN ribosómico presente en la subunidad pequeña (del ribosoma), en los organismos procariotas.

Por su parte en los eucariotas se reconoce la caperuza del extremo 5´del ARNm y una secuencia llamada Kozak que se encuentra bordeando el codón de iniciación.

II.- El segundo acontecimiento involucra la unión del ARNt iniciador con su respectivo aminoácido (metionina), por medio del apareamiento de las bases del codón iniciador del ARNm (AUG) y el anticodón presente en uno de los brazos del ARN de transferencia.

II.- Durante el último paso se adiciona la subunidad ribosomal grande para completar el complejo de iniciación de la traducción.

Elongación

Etapa en la que se adicionan los aminoácidos necesarios para formar la nueva proteína, para lo cual se amerita: el complejo de iniciación anteriormente ensamblado, los RNAt cargados con sus aminoácidos respectivos, las proteínas llamadas factores de elongación y el GTP. Esta fase también ocurre en tres pasos:

I.- En el primer paso el ARNt cargado con su aminoácido llega a uno de los tres sitios del ribosoma (el sitio A), esto ocurre con ayuda de dos de los factores de elongación y la molécula GTP que se combinan para formar un complejo con el ARNt cargado para poder posicionarse en el sitio A.

Posterior a ello, ocurre una hidrólisis del GTP a GDP, y los factores de elongación más el GDP son separados, regeneran al GTP y quedan listos para unirse nuevamente a otro ARNt cargado y continuar la adición de aminoácidos a la cadena polipeptídica.

II.- El siguiente paso involucra la creación de un enlace peptídico entre los aminoácidos que se encuentran unidos a los ARNt en los sitios P (peptidilo) y A (aminoacilo) del ribosoma (el P ocupado por el ARNt iniciador y el sitio A por el ARNt previamente incorporado en el paso 1). La reacción está catalizada por la enzima peptidil transferasa, y en este proceso se libera al aminoácido del ARNt del sitio P.

III.- En el último paso ocurre una translocación o un desplazamiento del ribosoma al codón continuo (en dirección 5´→3´), con ayuda de otro factor de elongación, también se produce hidrólisis de GTP a GDP. Como existe un desplazamiento del ribosoma, el ARNt que ocupaba el sitio P pasa al sitio E (de salida), el del A se desplaza al P y por lo tanto queda un espacio para que repita el ciclo de elongación, de esta manera se incorporan nuevos aminoácidos a la cadena naciente.

Es importante aclarar que los factores de elongación también son distintos en seres procariotas y eucariotas, aunque en ambos casos son 3 con funciones similares.

Terminación

En esta etapa como su nombre lo indica se finaliza el proceso de síntesis proteica, esto ocurre porque durante el desplazamiento del ribosoma sobre el ARNm se llega a un codón de terminación, los cuales no tienen ARNt complementarios, por lo que no puede unirse ningún ARNt. Se unen los factores de liberación y provocan la liberación del polipéptido formado.

Referencias

– Castro-Álvarez, J.; Campuzano-Mahya, G. (2014). https://www.medigraphic.com/pdfs/medlab/myl-2014/myl141-2b.pdf

– Dinkova, T. & Sánchez, E. (2009).

Lodish, H.; Berk, A.; Matsudaira, P.; Kaiser, C.; Krieger, M.; Scott, M.; Zipursky, S.; Darnell, J. (2006).

– Petit, C.; Prevost, G. (1976).

– Pierce, B. (2010).