Ejercicio resuelto de Síntesis de proteínas · Biología · 2022

6. Katalin Karikó es una científica nacida en Hungría en 1955 cuyo trabajo en la Universidad de Pensilvania ha sido clave para producir vacunas de ARN mensajero que se introducen en las células del organismo y permiten la síntesis de proteínas víricas que inducen la inmunidad.
a. Indica los nombres de los elementos numerados 1-2-3-4-5-6-7. (Calificación máxima 0,5 puntos)}
b. ¿Qué es un anticodón y en qué molécula está presente?(Calificación máxima 0,5 puntos)}
c. Describe las fases en las que tiene lugar la elongación de una cadena peptídica durante su síntesis. (Calificación máxima 0,5 puntos)}
d. ¿Podemos saber cuál es el aminoácido del extremo amino de la proteína? Razona tu respuesta. (Calificación máxima 0,5 puntos)}

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{Indica}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{nombres}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{numerados}}\mathbf{\text{1-2-3-4-5-6-7.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El esquema representa un $\mathbf{\text{polirribosoma}}$: una misma molécula de ARN mensajero, cerrada sobre sí misma, recorrida a la vez por varios ribosomas que van fabricando cada uno una copia de la proteína.

$\text{N}\acute{\text{u}}\text{mero}$	$\text{Elemento}$
1	ARN mensajero
2	Subunidad menor del ribosoma, todavía libre; es la que se une al ARNm
3	Subunidad mayor del ribosoma, libre; se acopla después sobre la menor
4	Codón de iniciación AUG, donde empieza la lectura
5	Cadena polipeptídica en formación, que sale del ribosoma según crece
6	Codón de terminación UAA, donde acaba la lectura
7	Proteína ya terminada y plegada, libre en el citoplasma

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{anticod}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{presente?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Un anticodón es un $\mathbf{\text{triplete}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{bases}}$ complementario y antiparalelo de un codón del ARN mensajero, con el que se aparea por puentes de hidrógeno durante la traducción.

Está presente en el $\mathbf{\text{ARN}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{transferencia}}$, en el extremo del bucle opuesto al brazo aceptor. Esa disposición es la clave de su función: en un extremo de la molécula está el anticodón, que reconoce el codón, y en el otro, el aminoácido unido por la aminoacil-ARNt-sintetasa. El ARNt actúa así de $\mathbf{\text{adaptador}}$ entre el lenguaje de bases y el de aminoácidos, que es lo que hace posible traducir.

$\mathbf{\text{c.}}\mathbf{\text{Describe}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{fases}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{elongaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{cadena}}\mathbf{\text{pept}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{dica}}\mathbf{\text{durante}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La elongación es un ciclo de tres pasos que se repite por cada aminoácido que se añade:

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Entrada}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{aminoacil-ARNt.}}$ El ARNt cargado cuyo anticodón es complementario del codón expuesto en el sitio A se acopla a él. El proceso lo asisten factores de elongación y consume GTP.

$\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Formaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{pept}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{dico.}}$ La peptidil-transferasa, que reside en el ARN ribosómico de la subunidad mayor, transfiere la cadena que colgaba del ARNt del sitio P al aminoácido del sitio A, formando un enlace peptídico. La cadena queda ahora unida al ARNt del sitio A y se ha alargado en un residuo.

$\mathbf{\text{iii)}}\mathbf{\text{Translocaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$ El ribosoma avanza un codón en sentido $5^{\mathrm{\prime }}\to 3^{\mathrm{\prime }}$; el ARNt que ha cedido la cadena pasa al sitio E y se libera, el peptidil-ARNt pasa al sitio P y el sitio A queda vacío frente al codón siguiente, listo para reiniciar el ciclo. También consume GTP.

$\mathbf{\text{d.}}\mathbf{\text{¿Podemos}}\mathbf{\text{saber}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{amino}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{extremo}}\mathbf{\text{amino}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{prote}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{na?}}\mathbf{\text{Razona}}\mathbf{\text{tu}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{S}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{:}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{metionina.}}$

El razonamiento es que el extremo amino-terminal corresponde al $\mathbf{\text{primer}}\mathbf{\text{amino}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{incorporado}}$, porque la cadena se sintetiza siempre del extremo amino al carboxilo. Y ese primer aminoácido no es cualquiera: viene fijado por el codón de iniciación, que el esquema señala con el número 4 y que es $\mathrm{A}\mathrm{U}\mathrm{G}$; en la tabla del código genético, AUG codifica la metionina. En los procariotas se incorpora en su forma modificada, la N-formilmetionina.

Conviene matizar que en la proteína $\mathbf{\text{madura}}$ esa metionina inicial suele haberse eliminado, por una aminopeptidasa, de modo que el extremo amino definitivo puede ser otro aminoácido. Lo que sí sabemos con seguridad es cuál fue el primero en incorporarse.