La traducción es el proceso mediante el cual el código genético transportado por el ARNm es descifrado por el ribosoma para sintetizar una cadena polipeptídica con una secuencia de aminoácidos específica. Es el paso final en el dogma central de la biología molecular.
El Código Genético
El código genético asigna cada codón de tres nucleótidos a uno de veinte aminoácidos o una señal de parada. De los 64 codones posibles, 61 especifican aminoácidos y tres son codones de parada. El código es degenerado, con la mayoría de los aminoácidos codificados por múltiples codones que típicamente comparten las dos primeras bases. El código se lee sin superposición ni puntuación en la dirección 5-prime a 3-prime. La naturaleza casi universal del código genético apoya el ancestro común de toda la vida, con solo variaciones menores encontradas en mitocondrias y algunos protozoos.
Síntesis de Aminoacil-ARNt
La traducción requiere que cada aminoácido esté unido a su ARNt correspondiente. Las aminoacil-ARNt sintetasas catalizan esta reacción en dos pasos. Primero, el aminoácido reacciona con ATP para formar un intermediario aminoacil-AMP. Segundo, el aminoácido activado se transfiere al extremo 3-prime del ARNt. Hay al menos una sintetasa para cada aminoácido, y cada sintetasa debe discriminar entre su aminoácido correcto y los sustratos de ARNt. Los mecanismos de edición hidrolizan los ARNt mal cargados, manteniendo una alta fidelidad de aproximadamente un error en 10,000.
Estructura del Ribosoma
El ribosoma es un gran complejo ribonucleoproteico compuesto de dos subunidades. La subunidad pequeña une el ARNm y proporciona el centro de decodificación donde se monitorea el apareamiento codón-anticodón. La subunidad grande contiene el centro de peptidil transferasa, donde ocurre la formación del enlace peptídico, y el túnel de salida por el que emerge el polipéptido naciente. El ARN ribosómico constituye aproximadamente dos tercios de la masa del ribosoma y es responsable tanto de la decodificación como de la catálisis. El ARNr 23S de la subunidad grande cataliza la formación del enlace peptídico, lo que convierte al ribosoma en una ribozima.
Inicio de la Traducción
El inicio establece el marco de lectura posicionando el ribosoma en el codón de inicio, usualmente AUG que codifica metionina. En bacterias, la secuencia Shine-Dalgarno corriente arriba del codón de inicio se aparea con el ARNr 16S. Los factores de iniciación IF1, IF2 e IF3 ensamblan la subunidad 30S, el ARNm y el fMet-ARNt iniciador, y la subunidad 50S se une tras la hidrólisis de GTP.
La iniciación eucariota es más compleja. El complejo de unión a la caperuza eIF4F reconoce la caperuza 5-prime, y la subunidad 40S con el Met-ARNt iniciador escanea a lo largo del ARNm hasta que alcanza el primer AUG en un contexto Kozak favorable. Más de una docena de factores de iniciación coordinan este proceso, con eIF2-GTP entregando el ARNt iniciador. La fosforilación de eIF2-alfa es un mecanismo regulador importante que inhibe globalmente la traducción durante el estrés.
Elongación
La elongación procede a través de ciclos repetidos de unión de aminoacil-ARNt, formación del enlace peptídico y translocación. El factor de elongación EF-Tu en bacterias, o eEF1A en eucariotas, entrega el aminoacil-ARNt al sitio A de manera dependiente de GTP. El apareamiento correcto codón-anticodón desencadena la hidrólisis de GTP y la liberación del factor. El centro de peptidil transferasa cataliza la transferencia de la cadena peptídica en crecimiento desde el ARNt del sitio P al aminoacil-ARNt en el sitio A. EF-G/eEF2 promueve la translocación, moviendo el ribosoma tres nucleótidos a lo largo del ARNm.
Terminación
La terminación ocurre cuando un codón de parada entra en el sitio A. Los factores de liberación reconocen los codones de parada y desencadenan la hidrólisis del enlace peptidil-ARNt. En bacterias, RF1 reconoce UAA y UAG, mientras que RF2 reconoce UAA y UGA. Los eucariotas usan eRF1, que reconoce los tres codones de parada, en complejo con eRF3. El ribosoma luego se desensambla con la ayuda de factores de reciclaje del ribosoma.
Eventos Post-Traduccionales
El polipéptido recién sintetizado experimenta plegamiento, a menudo asistido por chaperonas. Las secuencias señal dirigen las proteínas a ubicaciones celulares específicas, incluyendo el retículo endoplasmático, las mitocondrias o el núcleo. La translocación co-traduccional entrega proteínas secretadas y de membrana al RE mientras se sintetizan. Pueden ocurrir numerosas modificaciones, incluyendo escisión proteolítica, fosforilación, glicosilación y formación de puentes disulfuro, antes de que la proteína alcance su forma funcional final.
