modulaciÓn de la sÍntesis proteica: antibioticos, factores de crecimiento y toxinas vegetales
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MODULACIÓN DE LA SÍNTESIS PROTEICA: ANTIBIOTICOS, FACTORES DE CRECIMIENTO,
TOXINAS
Integrantes:
Avellaneda Vergara Adrian Gustavo Graham Ángeles Laura Andrea Zegarra Aguinaga Janeth Alexandra
Generalidades sobre la biosíntesis de proteínas en procariotas y eucariotas.
Componentes que intervienen en la traducción
ARNmARNrARNt + Aminoacido = Aminoacil-ARNtFactores de elongaciónProteínas y enzimas extraribosomalesATP y GTPFactores de iniciación, elongación y terminación.
• Alrededor de 80 nucleótidos de longitud.
• Moléculas adaptadoras
• Bases sin aparear (facilidad de interaccionar)
• Extremo termina 3’ (siempre CCA)
• Aminoacil-ARNt sintetasa
Zonas bicatenarias
Zonas monocatenarias
ARN transferencia
Formación del aminoacil-ARNt
• Enlace covalente (COOH – OHresiduo
adenilico del ARNt)
• Consta de 2 etapas
• Consume 2 enlaces ricos en energía
Codón-Anticodón• ARNt isoaceptores
• 20 enzimas diferentes (aminoacil-ARNt sintetasas)
Secuencia de Kosak
GCCA/GCCAUGG
ARN mensajero eucariota
cap Poli(A)
Regulación de los niveles de ARNm
ARNm PROCARIOTA ARNm EUCARIOTA
3 min Varias horas
Exonucleasa DAN (deadenylating nuclease)
Acelera la reacción
Receptor de transferrina(Proteína de membrana necesaria para la captación de hierro)
Elementos de respuesta a hierro
Proteínas de unión a IRE
AnexosFactores de iniciación en procariotas (FI-1, FI-2 y FI-3 ) y eucariotas (eFI-2, eFI-2B, eFI-3, eFI-4A, eFI-4B, eFI-4C, eFI-4E, eFI-4G, eFI-5, eFI-6)Factores de elongación en procariotas (Fe-t (Ts y Tu), Fe-G) y en Eucariotas (eFE-1, eFE-2)Factores de terminación en procariotas (RF-1, RF-2 y RF-3) y en eucariotas (eRF)
Fuente:http://www.ehu.es/argitalpenak/images/stories/tesis/Ciencias_de_la_Vida/Caracterizacion%20estructural%20de%20complejos%20ribosomales%20de%20iniciacion%20y%20de%20pretranslocacion%20mediante%20microscopia%20electronica.pdf
¿Qué son los antibióticos?Son sustancias químicas producidas por un organismo, que inhibe el desarrollo o provoca la muerte de otros microorganismos.Son altamente específicos (toxicidad selectiva).Parásitos, hongos, virus, bacterias, etc.
CLASIFICACIÓNPor su origenSegún su efectoSegún su espectro antibacterianoSegún su mecanismo de acción
Por su origen
Clasificación de los antibióticos
Antibióticos
Quimioterapicos
Según su efecto
Clasificación de los antibióticos
Bactericida
Bacteriostático
Según su espectro antibacterianoClasificación de los antibióticos
De espectro reducido
De espectro ampliado
De amplio espectro
Según su mecanismo de acción
Clasificación de los antibióticosAgentes que inhiben la síntesis de la pared celular
Agentes que inhiben la síntesis proteica
Agentes que inhiben la síntesis o función de los ácidos nucleicos
Cefalosporinas Carbapenemos Imipenem
Penicillium notatumPenicillium chrysogenum
Cephalosporium Acremonium
Streptomyces cattleya
β - Lactamas
Streptomyces kanamyceticus
Kanamicina (Aminoglucósidos)
Streptomyces erythreus
(Macrólidos)
Aceites esenciales y sus componentes con actividad antimicrobiana
Fuente: http://www.calier.es/pdf/Microsoft_Word_-_Aceites_esen_como_promotores.pdf
Nombre científico Nombre común
Parte Componente
Cinnamon Canela Hojas Cinamaldehido
Oriaganum Orégano Hojas Carvacrol
Syzygium aromaticum Clavo Corteza y hojas Eugenol
Thymus vulgaris Tomillo Flor y hoja Timol
Eucalyptus globulus Eucalipto Hoja Cineol
Agentes que inhiben la síntesis de la pared celular
https://www.youtube.com/watch?v=qBdYnRhdWcQ&hd=1
Según su mecanismo de acción
Agentes que inhiben la síntesis o función de los ácidos nucleicos
https://www.youtube.com/watch?v=IkKZ_gxAOXI&hd=1
Según su mecanismo de acción
Agentes que inhiben la síntesis proteica
https://www.youtube.com/watch?v=oC21vLFtsjo
Según su mecanismo de acción
Escherichia coli Haloarcula marismortui
Deinococcus radiodurans
E. coli H.marismortui
(B) An overview of the antibiotic binding sites within the50S subunit. Erythromycin (green), telithromycin (pink), clindamcyin (purple),and chloramphenicol (orange) are shown as stick models. Ribbons denotethe sugar phosphate backbone of 23S rRNA (gray) with nucleotides of interestcolored light blue, the acceptor ends of A-site tRNA (yellow) and P-sitetRNA (red). The location of the peptide exit tunnel is labeled “exit,” andan icon indicating the point of view is shown on the right. (C) The secondarystructure of the 3′ region of 23S rRNA showing elements of the PTC and theadjacent peptide exit tunnel. Nucleotides that are divergent between E. coliand H. marismortui are shown in red. D. radiodurans diverges from E. coliat the 2057-2611 base pair and at nucleotides 752 and 2586. RibosomalRNA helices emanating from this region are marked with dotted lines.
Telitromicina
Fig. 2. Telithromycin bound to the E. coli ribosome. A comparison of the conformations reported for telithromcyin bound to the ribosome. 23S rRNA for E. coli is shown in gray. Telithromycin models from H. marismortui (gold), D.radiodurans (cyan), and E. coli (pink) are shown. Nitrogens in the alkyl-aryl arm are also shown for reference.
Cloranfenicol
Fig. 5. Chloramphenicol bound to the E. coli ribosome. (A) Unbiased difference electron density contoured at 3.5 standard deviations from the mean for chloramphenicol bound to the E. coli ribosome (Left). At right, the structure of chloramphenicol in the context of E. coli rRNA is shown (orange) compared to the structure of chloramphenicol reported bound to D. radiodurans ribosomal subunits (cyan).
Clindamicina
Fig. 4. Clindamycin bound to the E. coli ribosome. (A) The conformations of clindamycin bound to the ribosome. The structural model of clindamycin bound to the D. radiodurans 50S subunit has the pyrrolydinyl propyl group (marked with an asterisk, and showing nitrogen atoms for reference) rotated by 180 degrees.
El sistema de túnel polipeptídico en el ribosoma y su apertura en mutantes de L4 y L22 resistentes a Eritromicina
Anillo macrolactonico de 14 miembros
Carbohidratos en posición 3 y 5
Azúcar desosamina 5 (dimetilamina A2058 23S)
5
3
Eritromicina
Mutante L4Reducción del la entrada del túnel
Lys63Glu (sustitución)
Mutante L22Deleción de tres residuos de aminoácidicos (Met82, Lys83 and Arg84)
De 7 a 9 Å 26 Å 20 Å
Eritromicina Eritromicina Eritromicina
salidas
Proteínas globulares
Vista interfásica (50S)
L4 mutante L22 mutante Normal
puente
En organismos unicelulares, el crecimiento y la división de células debe ser de una manera rápida, en cambio en células de los organismos pluricelulares el crecimiento y división debe ser controlado mediante la recepción de señales específicas positivas para crecer y dividirse, como:
* Hormonas peptídicas (ej. insulina)* Factores de crecimiento (NGF, IGF-I)* Citocinas
¿Qué son factores de crecimiento?
* Son proteínas que se unen areceptores en la superficie de lacélula, con el principal resultadode la activación de proliferacióncelular y / o diferenciación.Muchos factores de crecimientoson muy versátiles, estimulantes de la división celular en
numerosos tipos de células diferentes, mientras que otros son específicos de una particular de tipo de células.
* Su origen está en el hígado principalmente y su función más importante es la del control externo del ciclo celular ( 0 0 0 →𝐺 𝐺 𝐺 1 1 1 )𝐺 𝐺 𝐺
Funciones de los Factores de CrecimientoControl Externo del Ciclo
Celular:Estimular la proliferación celular (Mitogénesis)Mantener la supervivencia celularEstimular la migración celular dirigidaEstimular la diferenciación celularE incluso la apoptosis
Tipos de factores de crecimientoFactor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF)Factores de crecimiento de los fibroblastos (FGF y KGF)Factor de crecimiento nervioso (NGF)Factor de crecimiento transformante β: TGF-βFactor de crecimiento insulínicotipo 1: IGF-1
Una forma relativamente sencilla de comunicación célula a célula, una de ellas emitirá una señal , en este caso una molécula. Esta molécula se unirá al receptor de la señal en la cubierta externa . Una vez unida a la membrana, la molécula pondrá en marcha una reacción en cadena de eventos moleculares que viaja desde la membrana externa de todo el camino , en muchos casos, hasta llegar al núcleo. En consecuencia, esta señal molecular pueden provocar que los genes se activen y desactiven .
La transducción de señales como mecanismo de acción celular
Vía de Señalización Intracelular del IGF-IVía de Señalización PI3K
La unión de F.C a su respectivo receptor tirosín-quinasa (RTK) provoca la dimerización de este y la subsiguiente autofosforilación de los residuos de tirosina presentes en la porción interna de los receptores. La fosforilación de la tirosina permite la unión de la GRB2 gracias la proteína adaptadora SH2. Este complejo atrae al SOS en estrecha proximidad de RAS en la membrana plasmática y cataliza la conversión de los GDP-RAS inactiva a GTP-RAS activa. Esta ultima activa la cascada de señalización por fosforilación.
Vía de Señalización MAPK
La influencia de IGF-1 en la retracción de redes de colágeno, se comprobó en cultivo en redes de colágeno en la presencia de diversas concentraciones del suero de ternera fetal dializado. Demostrándose que las redes de colágeno se retraían significativamente a bajas concentraciones de suero con diferentes concentraciones de factor de crecimiento.
La IGF-1 tiene un efecto estimulador de en la síntesis de proteínas y la expresión del gen del colágeno en cultivos de fibroblastos
Fig 4. Análisis de transferencia Northern de Pro α (I) de colágeno y 36B4 ARNm extraídos de cultivos en monocapa de fibroblastos incubados con IGF-I 0, 1, 10, 100 ng / ml. En cada carril de 1% gel de agarosa, 6,6 ug de ARN totales se depositaron, transferido sobre membrana de nylon, y se hibridó con sondas de cDNA pHCAL I y 36B4. Las flechas indican el punto de deposición (D) y 18S y 28S ARN ribosómico de control.
Análisis de transferencia Northern de Pro α (I) de colágeno
La estimulación de síntesis de proteínas mediante el factor de crecimiento se inhibe por el ortovanadato de sodio
La estimulación de síntesis de proteínas mediante el factor de crecimiento se inhibe por el ortovanadato de sodio
* A 200 uM de ortovanadato
Efecto del ortovanadato sobre síntesis de proteínas mediada por F.C
En este experimento se demostró que el aumento de tasa de proteína sintetizada mediante factores de crecimiento fue inhibida por el ortovanadato de sodio, un inhibidor de tirosina fosfatasas.
El efecto de la inhibición con ortovanadato de sodio fue dependiente de la dosis aplicada.
* c-FOS y MKP1 se detectaron por inmunotransferencia con anticuerpos específicos
Efecto del Ortovanadato en c-FOS y MKP1 en presencia de FCS
Modulación de la síntesis proteica por acción de toxinas bacterianas y vegetales
Clasificación de toxinas bacterianas
CARACTERÍSTICAS GENERALES
ENDOTOXINASSustancias de diversa naturaleza ligadas a las bacterias que se liberan durante la multiplicación bacteriana o cuando el microorganismo se destruye ( LPS de Gram negativas)
EXOTOXINAS
Son proteínas solubles y termolábiles que la bacteria libera durante su desarrollo y que son perjudiciales para el organismo huésped. Sintetizadas por bacterias que contienen profagos/genes cromosómicos o plasmídicos que codifican la exotoxina ( toxina diftérica, tetánica, botulínica, etc)
Tipos de exotoxinasTOXINAS AB Tienen dos subunidades, la B que se une
al receptor de la célula huésped y la A que tiene actividad enzimática y causa toxicidad (TOXINA DIFTÉRICA)
TOXINAS QUE AFECTAN A UN SITIO ESPECÍFICO DEL HUÉSPED
Actúan fuera o dentro de la célula. Pueden ser AB. Según donde actúen se subdividen en:• Neurotoxinas• Enterotocinas• Citotoxinas ( TOXINA DIFTÉRICA)
TOXINAS QUE DESORGANIZAN LA MEMBRANA
De la célula huésped, no tienen porciones AB separables.
TOXINAS QUE SON SUPERANTÍGENOS Estimulan, en mayor medida que los antígenos normales a las células T para producir citocinas
Βetacorinefago
↓ [Fe]
Corynebacterium difteriae
TOXINA DIFTÉRICA
Receptor proHB-EGF
Signal sequence (1-22)Pro-sequence (23-91)HB-binding domain (92-105)EGF-like domain (106-145)A short linker (146-160)Dominio transmembrana (161-183)Región citoplasmática (184-208)
Estructura de cristal de DT en su cambio conformacional abierto
379-376
ToxinaDiftérica
ToxinaDiftérica
proHB-EGF
DesintegraciónDT
Internalización de la DT
Interaccion y conformación del dominio T con la membrana a pH ácido
Toxinas vegetalesAlcaloides ( Producen una acción fisiológica intensa sobre el sistema nervioso central o el parasimpático.)Glucósidos (Sustancias en las cuales un azúcar se une por medios químicos a otra molécula.Fitotoxinas ( moléculas proteínicas que se encuentran entre las plantas conocidas como de mayor toxicidad y no son destruidas por los procesos digestivos.)Oxalato ( constituidas por finos cristales de oxalato de calcio. Provocan una inmediata irritación local si son masticadas, y graves problemas renales si son absorbidas por el intestino.)Resinoides (son sustancias complejas y muy diferentes entre ellas. La única propiedad que comparten una vez extraídas son semisólidas a temperatura ambiente, y se pueden quemar fácilmente.)Bociogenos ( Impiden la asimilación del yodo por parte del organismo, el elemento necesario para que la glándula tiroides funcione normalmente. Pueden provocar inflamación y disfuncionalidad de dicha glándula.
