¿Cómo funcionan los ribosomas?

Las primeras estructuras revelaron muchos de los principios básicos del funcionamiento del ribosoma. Mostraron que los ribosomas son ribozimas, es decir, que su actividad catalítica depende del ARN y no de las proteínas, lo que respalda la idea de que el ARN fue central en la evolución temprana de la vida. También pusieron de manifiesto la importancia de las proteínas ribosómicas en la estabilización y el mantenimiento de la arquitectura del ARN dentro del ribosoma.

Las estructuras más recientes, en cambio, permiten profundizar en los detalles atómicos de la decodificación de la información genética y de la síntesis de péptidos. La síntesis de proteínas se divide en tres etapas principales: iniciación, elongación y terminación, y existen estructuras que ilustran aspectos de cada una de ellas.

Iniciación

El ribosoma comienza su actividad en un proceso denominado iniciación. Varios factores de iniciación (que son proteínas) se encargan de transportar el mRNA hacia la subunidad pequeña, alinear el primer tRNA y guiar el acoplamiento con la subunidad grande. Esta estructura (4v4j) muestra una secuencia especial en el mRNA llamada secuencia Shine-Dalgarno (en honor a sus descubridores), que se asocia con el tramo final de la cadena de RNA de la subunidad pequeña. Esto alinea el mRNA en la posición correcta, dejándolo listo para un tRNA iniciador especial. El RNAm, el RNAt y los factores proteicos se unen todos en el interior del ribosoma, justo entre las dos subunidades, por lo que resulta complicado crear una imagen que muestre con claridad lo que está ocurriendo.

Alargamiento

Una vez que el ribosoma está listo, comienza a desplazarse a lo largo de la cadena de ARNm, construyendo una proteína aminoácido a aminoácido. En la estructura que se muestra aquí a la izquierda (4v5g), un nuevo tRNA está siendo transportado y entregado por la proteína EF-Tu (mostrada en púrpura).

En la estructura central (4v5d), se puede observar cómo tres moléculas de tRNA se encuentran unidas en el interior del ribosoma:

Después de que la cadena proteica se transfiere desde el tRNA central al tRNA del sitio A, la proteína EF-G ayuda a impulsar todo el complejo un paso hacia adelante, tal y como se muestra en la estructura de la derecha (4v5f).

Terminación

Al final del gen, el ribosoma se encuentra con un codón de parada (stop), el cual le indica que debe finalizar la síntesis de la proteína. Los factores de liberación (que son proteínas) reconocen este codón de parada y obligan al ribosoma a liberar la proteína terminada. Esta estructura (4v4r) muestra a uno de estos factores de liberación unido al ARNm en el sitio A. Cabe destacar que la estructura se resolvió a baja resolución, por lo que solo se obtuvieron coordenadas aproximadas tanto para la proteína del factor de liberación como para los extremos del mRNA.










Créditos

Molécula del mes: Ribosoma

Dr. José Antonio Encinar. (IBMC-UMH)