Las proteínas: la expresión de la genética

•La complejidad de los seres vivos

•Principales componentes de los sistemas biológicos

•Proteínas: síntesis , procesamiento y funciones

•Implicaciones fisiológicas y patológicas

Los seres vivos :

Un equilibrio perfecto, pero inestable

Membranaplasmática

Nucleo

Citoplasma

La célula, unidad funcional de los seres vivos

El nucleo: transmisión de información genética durante la división celular

Cromosomas: ADN y proteinas. Código genético y sitios de unión específicos para factores reguladores de replicación y

transcripción

Procesos de división celular anómalos pueden dan lugar a crecimientos

celulares “descontrolados”

El citoplasma contiene estructuras subcelulares y líquido citoplasmático

•Citoesqueleto: mantiene la estructura celular

• división • migración y adhesión

•Mitocondrias•Retículo endoplásmic•Liquido citoplasmático

•Kinasa, fostatasas,….

Carcinogénesis, Inflamación

Alteraciones delmetabolismo,carcinogénesis,neurodegeneración

La membrana plasmática: “la piel de la célula”: funcion,

estructural y “reguladora”

Las principales moléculas que componen las células

ADN

Proteínas

Lípidos

Glúcidos

La química del carbono, máxima complejidad con mínimos ingredientes : carbono, hidrógeno, oxígeno , nitrógeno…. y poco más

El ADN y el código genético

El ADN y el código genético

Estructura química del ADN

Las proteínas, la expresión de la genética…….. Replicación, Transcripción y Traducción

Replicación del DNA

Transcripción y traducción

Transcripción de ADN a ARN mensajero

Traduccion (síntesis proteica).Estructuras subcelulares: Nucleo, Retículo Endoplásmático y Aparato de Golgi

(2) Poro nuclear. (3), Retículo endoplasmático rugoso (RER). (4) Retículo endoplasmático liso (REL). (5) Ribosoma en el RE rugoso. (6) Proteínas siendo transportadas. (7) Vesícula (transporte). (8) Aparato de Golgi.

Síntesis proteica

tRNA (RNAs de transferencia)

Síntetizando la proteina….

Se traduce el código genético….

Las proteínas, la esencia de la vida (a partir de “moldes” de ADN)

La síntesis de proteínas en imágenes

http://www.youtube.com/watch?v=VgZS_jhtF14

Funcionalidad de las proteinasPROTEINAS ESTRUCTURALES.

– Función: proporcionar soporte mecánico a las células y tejidos.

Ejemplos: colágeno y elastina.

PROTEINAS DE TRANSPORTE.

– Función: transportar moléculas pequeñas o iones.

Ejemplos: la albúmina y la hemoglobina.

PROTEINAS MOTORAS.

– Función: generar movimientos en las células y tejidos.

Ejemplos: la miosina.

PROTEINAS DE SEÑALIZACIÓN.

– Función: transmitir señales de una célula a la otra.

Ejemplo: hormonas y factores de crecimiento.

PROTEINAS RECEPTORAS.

– Función: detectar señales y transmitirlas a la maquinaria de respuesta de la célula.

Ejemplo: la rodopsina en la retina detecta la luz.

PROTEINAS REGULADORAS GÉNICAS.

– Función: unirse al DNA para activar o desactivar genes.

Ejemplo: el represor de la lactosa en las bacterias

PROTEINAS ESPECIALES.

– Función: muy variable.

Ejemplo: proteínas con propiedades muy especializadas: anticongelantes , resistencia a la

sequia, bioluminiscencia

•Enzimas•Catalizadores de reacciones bioquímicas•Específicas de sustrato

• kinasas, fosfatasas, transacetilasas, transaminasas, deacilasas….

Proteinas con actividad biológica (enzimas, receptores de membrana, canales iónicos).

Formas de modificación covalente, 1

Fosforilación: Protein kinasas

Sobre residuos de Ser, Thr y Tyr

Ser

ATPAD P

Ser

C

N

C

C

N

C

C

N

C H 2O H

O

H

R

H

O

R '

H

H

H

H

C

N

C

C

N

C

C

N

C H 2O

O

H

R

H

O

R '

H

P O-

O

O-

H

H

H

•Diferenciación celular•Apoptosis •MetabolismoKINASA

Complejidad de las rutas metabólicas

Rutas metabólicas citoplasmáticas (cientos de rutas #, miles de enzimas)

Colesterol y placas de and Ateroma

HMG-CoA Reductasa

Inhibición

Colesterol

• Las placas se forman por el procesamiento anormal de una proteina integral de membrana (APP) que origina la formación péptidos amyloid-β (Aβ).

• Aβ es “químicamente pegajosa" y forma filamentos que se agregan para formar fibras y placas amiloides, principal característica de la EA

•Bloqueo de las señales célula / célula en las sinapsis

• Activación de las células del sistema inmune que provocan inflamación y destrucción celular

Placas de proteína beta- Aβ en EA

Sistema vital de transporte celular dentro de las neuronas

Nutrientes y neurotransmisores

Organizado en fibras paralelas microtúbulos y microfilamentos

La proteina tau ayuda a mantener las vías “derechas”, funcionales

En EA Tau está hiper-fosforilada. Las vías ya no pueden mantenerse derechas. Se rompen y se desintegran

Falta de nutrientes, (muerte celular) y de Neurotransmisores (funcionalidad)

Microtúbulos y sistema de transporte neuronal alterado en EA

•Regulan el flujo de iones a través de la membrana plasmática •Mantienen la omeostasis celular

•Específicicos para Ca+2, Na+, K+, Cl

Canales iónicos

Transmisión nerviosa y el funcionamiento del corazón

•Cientos de familias distintas•50% fármacos en el mercado actuan a través de GPCRs

- hormonas , neurotransmisores, odorantes, visión, tacto, gusto, dolor

Receptores acoplados a proteinas G

Histamina y Alergia

Histamine

Antagonist

Eficacia y seguridad de fármacosEficacia : POTENCIA del compuesto

– El compuesto tiene que llegar a su diana usando una cantidad razonable

Seguridad es la carencia de “efectos secundarios” - SELECTIVIDAD para la diana farmacológica

•Homología de secuencias (inter-especie e intra-especie)•La sabiduría de la naturaleza

•Conservacionista•Millones de años de experimentación•Recursos infinitos

Receptores noradrenérgicos2 grupos, alfa (1,2,3,4) y beta (1, 2, 3)

Gobiernan varios procesos vitales

– En el corazón, beta1 aceleran el ritmo cardiaco

– En pulmón, beta2 ensanchan las vias respiratorias

* Broncodilatador = sustancia que imita la capacidad de la noradrenalina para estimular los AR beta2 sin unirse a los AE beta1 (sin efectos secundarios en el corazón)

La química del carbono contra la química combinatorial.

•Transportadores•Enzimas degradantes•Membrana plasmática

Restricciones a su naturaleza química

Cientos de “dianas” similares y sólo se le permitirá interaccionar de forma específica con una de ellas

En el camino

En el destino

Las proteínas, la expresión de la genética

Muchas gracias por vuestra atención

http://www.youtube.com/watch?v=fC_h0zWM1us