Ejercicio resuelto de Síntesis de proteínas · Biología · 2026

Las neuronas necesitan cambiar su fuerza de conexión (sinapsis) para que podamos aprender y recordar. Este proceso, llamado plasticidad sináptica, requiere la síntesis de nuevas proteínas "a demanda" justo en el lugar donde se conectan las células neuronales. El factor de iniciación eIF4E permite que los ribosomas comiencen a leer el ARNm en las espinas dendríticas. Sin él, la neurona no puede responder a los estímulos del entorno, lo que se traduce en problemas de memoria. El factor de iniciación eIF4E se une a la "capucha" (cap) del extremo 5' del ARNm para iniciar la traducción. Para entender su importancia en el desarrollo neuronal, los científicos generaron una línea de ratones "knockout condicional" donde el gen $\textit{Eif4e}$, que codifica para eIF4E, es inactivado específicamente en las células de la corteza cerebral.

a) A pesar de que el proceso de transcripción ocurre de manera normal (niveles de ARNm estables), los ratones presentan un déficit de proteínas funcionales. ¿Qué paso específico de la expresión génica está bloqueado en las líneas knockout? Razona tu respuesta. (0,5 puntos)
b) En este estudio se utilizó un "knockout condicional" en lugar de un "knockout total" (donde el gen se elimina en todo el organismo). Si el factor de iniciación eIF4E es esencial para la síntesis de casi todas las proteínas celulares, ¿qué habría ocurrido con los embriones si se hubiera utilizado un knockout total? (0,5 puntos)
c) Si la traducción funcionara correctamente, el ribosoma facilitaría la unión entre aminoácidos. ¿Cómo se denomina este enlace? Dibuja el esquema de la formación de este enlace (puedes usar R1 y R2 para las cadenas laterales). Señala el enlace resultante. ¿Qué enzima cataliza esa reacción? (1 punto)

$\textbf{a) A pesar de que el proceso de transcripción ocurre de manera normal (niveles de ARNm estables), los ratones presentan un déficit de proteínas funcionales. ¿Qué paso específico de la expresión génica está bloqueado en las líneas knockout? Razona tu respuesta. (0,5 puntos)}$

El paso bloqueado es la traducción y, dentro de ella, su etapa de iniciación.

El razonamiento es el siguiente: si los niveles de ARNm son estables, la transcripción y la maduración del mensajero funcionan con normalidad, de modo que la información ha llegado correctamente hasta el citoplasma. Como el eIF4E es el factor que reconoce la caperuza del extremo $5'$ del ARNm y recluta la subunidad menor del ribosoma sobre él, al inactivar su gen el ribosoma no puede ensamblarse sobre el mensajero ni empezar a leerlo.

El mensajero está presente, pero no se traduce: de ahí que haya ARNm y falten proteínas funcionales.

$\textbf{b) En este estudio se utilizó un "knockout condicional" en lugar de un "knockout total" (donde el gen se elimina en todo el organismo). Si el factor de iniciación eIF4E es esencial para la síntesis de casi todas las proteínas celulares, ¿qué habría ocurrido con los embriones si se hubiera utilizado un knockout total? (0,5 puntos)}$

Los embriones habrían muerto en las primeras fases del desarrollo: se trataría de una mutación letal en homocigosis.

Si el eIF4E es imprescindible para iniciar la traducción de casi todos los mensajeros, ninguna célula del embrión podría sintetizar proteínas, y sin ellas no hay ni división celular ni diferenciación posibles. El experimento sería además inservible para la pregunta que se plantea, porque el animal no llegaría a desarrollar corteza cerebral y no podría estudiarse la plasticidad sináptica.

Ese es justamente el motivo de recurrir a un knockout condicional: inactivar el gen solo en un tejido y en un momento determinados permite que el animal sea viable y que el efecto observado se pueda atribuir a ese tejido.

$\textbf{c) Si la traducción funcionara correctamente, el ribosoma facilitaría la unión entre aminoácidos. ¿Cómo se denomina este enlace? Dibuja el esquema de la formación de este enlace (puedes usar R1 y R2 para las cadenas laterales). Señala el enlace resultante. ¿Qué enzima cataliza esa reacción? (1 punto)}$

El enlace se denomina enlace peptídico. Es un enlace covalente de tipo amida que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, con pérdida de una molécula de agua; se trata, por tanto, de una reacción de condensación.



La reacción está catalizada por la peptidil-transferasa, actividad que reside en el RNA ribosómico de la subunidad mayor del ribosoma, por lo que el ribosoma es en realidad una ribozima.

El enlace peptídico tiene además carácter parcial de doble enlace por resonancia, lo que le impide girar y mantiene rígidos y coplanares los seis átomos implicados; de ahí que la cadena polipeptídica solo pueda plegarse por los enlaces contiguos.