Teoria Gen-Proteïna i Síntesi Proteica (Traducció)

Teoria un gen-una proteïna

Un gen és un fragment d’àcid nucleic (ADN o ARN) que conté la informació per a un determinat caràcter. En el filament d’àcid nucleic, el gen ocupa una posició fixa anomenada locus. Un mateix locus pot estar ocupat per més d’un tipus de gen respecte d’un mateix caràcter, i cada gen que ocupa el mateix locus s’anomena al·lel (cadascuna de les varietats existents per a un mateix caràcter i un mateix gen).

En alguns casos, el gen conté la informació per a una determinada substància. Quan aquesta és una proteïna, pot passar que en organismes mutants on falta el gen que codifica per a aquesta proteïna, aquests organismes tinguin una mancança de la proteïna. Això fonamenta la teoria "un gen = una proteïna".

Dogma Central de la Biologia Molecular

Una vegada establert el paral·lelisme entre gens i enzims (un tipus de proteïna), es proposà la hipòtesi que estableix una correspondència entre la seqüència de nucleòtids (nt) del gen (ADN) i la seqüència d’aminoàcids (aa) de la proteïna que el gen codifica. En el mecanisme pel qual es passa d’una seqüència a l’altra es diferencien dos processos fonamentals:

• Transcripció: Té lloc al nucli (en eucariotes) i és el pas de la seqüència d’ADN a una seqüència de bases nitrogenades complementàries en un ARNm.
• Traducció: Té lloc als ribosomes (al citoplasma) i és el pas de la seqüència de l’ARNm a una seqüència d’aminoàcids que forma una proteïna.

Flux de la informació genètica: ADN → (Transcripció al nucli) → ARNm → (Traducció als ribosomes) → Proteïna (seqüència d'aa)

Traducció: Síntesi de Proteïnes

La traducció és el procés pel qual la informació continguda a l’ARNm es descodifica per donar lloc a una proteïna específica. Aquest procés té lloc al citoplasma de la cèl·lula, concretament als ribosomes (tant els lliures com els associats al reticle endoplasmàtic rugós, RER).

Una vegada sintetitzat l’ARNm al nucli (en eucariotes), se li afegeix una cua poli-A (una seqüència d'aproximadament 200 nucleòtids d'adenina) a l'extrem 3', entre altres modificacions post-transcripcionals. Al citoplasma, l'ARNm madur pot començar la síntesi de proteïnes. Aquest procés consta de les següents etapes:

Etapes de la Traducció

1. Activació dels aminoàcids (aa)

   Cada aminoàcid s’uneix al seu ARNt (ARN de transferència) específic mitjançant un enzim anomenat aminoacil-ARNt sintetasa. Aquest procés requereix energia (ATP) i facilita el transport de l'aminoàcid cap als ribosomes on està tenint lloc la síntesi de proteïnes. Es forma així l’aminoacil-ARNt.

2. Iniciació

   L’ARNm s’uneix a la subunitat petita del ribosoma. El ribosoma té llocs d'unió per a l'ARNt: el lloc P (peptidil) i el lloc A (aminoacil). L'etapa d'iniciació comença quan el ribosoma reconeix el codó d'iniciació a l'ARNm, que gairebé sempre és AUG. Aquest codó se situa al lloc P. L'ARNt iniciador, que porta l'aminoàcid corresponent (metionina en eucariotes, formilmetionina en procariotes), s'uneix al codó d'iniciació. Finalment, la subunitat gran del ribosoma s'acobla al complex.

3. Elongació

   Un cop format el complex d'iniciació, un nou aminoacil-ARNt, l'anticodó del qual és complementari al codó de l'ARNm situat al lloc A, s'hi uneix. Es forma un enllaç peptídic entre l'aminoàcid del lloc P i l'aminoàcid del lloc A. L'ARNt del lloc P, ara sense aminoàcid, es desplaça i surt del ribosoma. El ribosoma es mou un codó al llarg de l'ARNm (translocació), de manera que l'ARNt que estava al lloc A passa al lloc P, deixant el lloc A lliure per a l'entrada d'un nou aminoacil-ARNt. Aquest cicle es repeteix, i la cadena polipeptídica va creixent a mesura que el ribosoma llegeix els codons de l'ARNm.

4. Terminació

   L'elongació continua fins que al lloc A del ribosoma arriba un dels codons de terminació (stop codons): UAA, UAG o UGA. Com que no hi ha cap ARNt amb un anticodó complementari a aquests codons, uns factors proteics d'alliberament s'uneixen al lloc A. Això provoca que la cadena polipeptídica sintetitzada s'alliberi del ribosoma. Finalment, les dues subunitats del ribosoma se separen de l'ARNm i entre elles, quedant disponibles per iniciar una nova traducció.

   Nota: Si l’ARNm és suficientment llarg, pot ser traduït simultàniament per més d’un ribosoma, formant una estructura anomenada polisoma o poliribosoma.