TEMA 5.6. CÓDIGO GENÉTICO Y BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS

1. CÓDIGO GENÉTICO 2. BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN PROCARIOTAS 2.1. Formación de aminoacil-tRNA -El balanceo 2.2. Síntesis de proteínas en los ribosomas 2.2.1. Iniciación 2.2.2. Elongación 2.2.3. Terminación - Acoplamiento transcripción-traducción en procariotas 3. BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN EUCARIOTAS 3.1. Fases de la síntesis proteica 3.2. Inhibición de la síntesis proteica 3.3. Sintesis unida a Retículo Endoplásmico -Destino final de las proteínas. El péptido señal 4. MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES

El flujo de la información genética: TRADUCCIÓN

TRADUCCIÓN Proceso en el que la información genética presente en una molécula de mRNA especifica la secuencia de aa durante la síntesis de proteínas

CÓDIGO GENÉTICO GENERAL

EXCEPCIONES

20 a.a. 43=64 Tripletes

DEGENERADO: 1 a.a. Más de 1 codón Balanceo de la tercera base

Codones SIN SENTIDO (stop): UAA, UGA, UAG

Es prácticamente UNIVERSAL

DEGENERADO: 1 a.a. Más de 1 codón Balanceo de la tercera base

2 aa de los más infrecuentes

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN PROCARIOTAS

mRNA procariotico

PPP-5´- TER

-3´ AUG UGA Secuencia

Shine-Dalgarno Codon INICIO

Codon STOP

LEADER TRAILER CODIFICANTE

AGGAAG

NO solapado, es secuencial y sin saltos

Un primer codón específico determina el ‘marco’ de lectura: secuencia lineal de tripletes contiguos

*Zonas Leader y Trailer NO se traducen

Lectura desde el triplete de iniciación (AUG) en sentido 5’→ 3’

Sólo es válido un marco de lectura

Biosíntesis de proteínas a partir del molde de mRNA requiere : mRNA aa tRNAs Ribosomas ATP y GTP (energía) Mg2+

Factores proteicos Enzimas no ribosomales

Biosíntesis de proteínas requiere la activación de aa Formación de los Aminoacil-tRNAaa

H2N-CH-COOH

Rx ATP

E

2Pi

H2N-CH-CO- AMP Rx

E

Aminoacil-tRNAaa sintetasa

Aminoácido

Aminoacil-tRNA “Descargado”

Aminoacil-tRNAaa “Cargado”

AMP E

1

2

Activación del aa

Unión del aa al tRNA

los aa intervienen en la biosíntesis como ‘especies activadas’ energéticamente mediante su unión al brazo aceptor 3´ de un tRNA específico, con gasto activo de ATP

unión de AMP al aa, mediante hidrólisis de ATP, dando lugar a un aminoacil-AMP y liberando PPi

La energía acumulada en el enlace entre el aa-AMP, es utilizada por la aminoacil-tRNA sintetasa para transferir el aa al brazo aceptor -CCA-3´ del tRNA compatible (con anti-codón correcto), dando un aminoacil-tRNA capaz de reconocer el ‘codon’ complementario en el mRNA

20 Aminoacil-tRNA Sintetasas #

Mg2+ cofactor

Apareamiento codon-anticodon

Aminoacil Enlace de ALTA ENERGÍA La energía del ATP usada en la primera reacción queda depositada en la unión química entre el aminoácido y la Adenina 3´ del brazo aceptor -CCA-3´

Aminoacilación tRNA: El grupo aminoacilo está esterificado en 3’ de A terminal.

Enlace ester que activa el aa

El “balanceo” hace posible que algunos tRNA reconozcan más de un codón

El alineamiento de los 2 RNA es antiparalelo 3 relaciones de apareamiento diferentes del codón son posible cuando el anticodón contiene Inosinato (hipoxantina: base infrecuente)

-Existen 20 amínoacil-tRNA sintetasas diferentes, cada una reconoce a un aa y a los tRNAs compatibles -Existen 31 tipos de tRNA (+1 de inicio: tRNA-iniciador) y cada aminoacil-tRNA sintetasa identifica los tRNA por su anticodón, permitiendo la unión del aa correcto al tRNA correcto. -Las aminoacil-tRNA sintetasas poseen ‘capacidad autocorrectora’, rompiendo el enlace aa-A en 3´ si no son compatibles. -Existen otras señales en los tRNA que son reconocidas por la enzima (generalmente tramos de nucleótidos cercanos al anticodón)

Las primeras dos posiciones de cada anticodón son más específicas (responsables mayor parte especificidad) que la 3 que se ‘balancea’ Cuando un aa es especificado por varios codones, los codones que difieren en cualquiera de las 2 primeras bases requieren tRNA diferentes

“2º código genético”

Las primeras dos posiciones de cada anticodón son más específicas (responsables mayor parte especificidad) que la 3 que se ‘balancea’ Cuando un aa es especificado por varios codones, los codones que difieren en cualquiera de las 2 primeras bases requieren tRNA diferentes

1) el grupo carboxilo de cada aa debe ser activado 2) cada nuevo aa debe ser incorporado de acuerdo con mRNA Unión del aa a un tRNA específico, consumiendo ATP y mediante enzimas Mg2+ dependientes: aminoacil-tRNA sintetasas (tRNA aminoacilados: ‘cargados’) Reacción en el citosol

Síntesis de proteínas en Ribosomas El ribosoma es una compleja máquina supramolecular

S

L 31-33

Importancia del RNA ribosomal

Se pueden omitir algunas proteínas durante la reconstitución in vitro de la subunidad 30S, lo que provoca disminución de la actividad pero no pérdida total de funcionalidad: importancia RNA

• Una secuencia del rRNA de 16S selecciona el lugar de iniciación en el mRNA

• Una base del tRNA está apareada con una base del rRNA de 16S

• El extremo aceptor 3’ del tRNA interacciona con una región conservada del rRNA de 23S

• Ribosomas casi desprovistos de proteínas aun pueden catalizar la formación de enlaces peptídicos

• La mayoría de antibióticos que interfieren en la síntesis de proteínas lo hacen por interacción específica con el rRNA y no con las proteínas

La síntesis de proteínas transcurre desde el extremo amino al carboxilo Experimentos de pulso de marcaje

El RNA mensajero se traduce en la dirección 5’→3

La transcripción también ocurre en dirección 5’→3’ (síntesis RNA) por lo que el mRNA puede traducirse a medida que es sintetizado En procariotas traducción y transcripción están acopladas

5’ ...AGGAGGU...mRNA 3’... UCCUCCA... rRNA 16S Interacción entre el mRNA y el rRNA subunidad S

Comienzo de la síntesis de proteínas – Interacción mRNA-rRNA

Secuencia de Shine-Dalgarno

Comienzo de la síntesis de proteínas – Interacción mRNA-tRNA Apareamiento del codón de iniciación de su mRNA con el codón de la tRNA iniciador

PROCARIOTAS

AUG: Met GUG: Val

Elementos de iniciación en el mRNA de procarióticos

En procariotas metionina N-terminal está modificada Sintesís empieza por N-formilmetionina (fMet)

El tRNA iniciador (tRNAf) es ≠ del “normal” que inserta Met en posiciones internas, puede ‘formilarse’ La Met se une a los dos tipos de tRNA mediante la misma aminoacil-tRNA sintetasa Enzima específico formila el grupo amino

El mRNA se une a la subU 30S y al aminoacil-tRNA iniciador SubU 50S se les une para formar el complejo de inicio Aminoacil-tRNA iniciador se aparea con AUG del mRNA requiere GTP es promovido por Factores de Iniciación (IF) citosólicos

Los ribosomas tienen 3 lugares de unión para los tRNA

-La subU menor ó S ó 30S : reconoce la secuencia "Shine-Dalgarno" (complementaria del rRNA 16S) y se fija al mRNA situando el codón de inicio AUG en posición correcta para el ensamblaje con la subU grande del ribosoma. -La subU mayor ó L ó 50S: posee actividad peptidil-transferasa. *El ribosoma 70S presenta 2+1 sitios de unión al tRNA, que hace de puente entre las subU 30S y 50S: -Sitio P o Peptidil: donde se localizaría inicialmente el formil-metionil-tRNAi, y posteriormente el peptidil-tRNA con la cadena de proteína en formación. -Sitio A o Aminoacil: donde entraría el siguiente aminoacil-tRNA que se fuera a añadir durante el alargamiento de la cadena polipeptídica, y donde se uniría el factor de liberación durante la terminación de la traducción.

Ambas con tRNA unido al mRNA (codón-anticodón) -Sitio E (de Exit) Las proteínas ribosómicas formarían una especie de "túnel" por el que saldría la cadena polipeptídica a medida que se sintetiza.

Formación del complejo de iniciación de la síntesis de proteínas procariótica (E coli)

-Se inicia con el reconocimiento de la sec "Shine-Dalgarno" por la subU pequeña del ribosoma y la fijación del mRNA situando el codón de inicio AUG en posición correcta.

-Con intervención de 3 factores de iniciación IF-1, IF-2 y IF-3, se produce primero la unión del formil-metionil-tRNA(i) al codón de inicio AUG (primer apareamiento codón-anticodón), y, mediante gasto de GTP, el ensamblaje de la "subunidad grande" del ribosoma. El formil-metionil-tRNA(i), quedaría localizado en el sitio P

IF-2 reconoce al fMet-tRNA(i) pero no al resto de tRNAs

Alargamiento cadena peptídica naciente unión covalente aa transportados por tRNA que se aparea con codón mRNA Requiere factores de elongación Fijación tRNA entrante y desplazamiento del ribosoma a lo largo del mRNA: GTP

Comienzo de un ciclo de elongación fMet-tRNAi en lugar P

Sitio A vacio

Apareamiento codon de inicio AUG con anticodon de la fMet-tRNAi

Entrada de un nuevo aa-tRNA (lugar A) unido al factor de alargamiento EF-Tu activo (con GTP)

EF-Tu

Elongación de la cadena proteica: formación del enlace peptídico

Apareamiento del siguiente codon con anticodon del aa-tRNA entrante

El Factor EF-Tu se libera hidrolizándose el GTP a GDP

Actividad PEPTIDIL-TRANSFERASA

EF-Tu

Cambio conformacional provoca ligero desplazamiento,

NO translocación

Comprobación que la lectura es correcta

Actividad peptidil-transferasa, existente en la subunidad grande, cataliza la ruptura enlace éster (rico energético) entre el aa1 y el tRNA del sitio P (inicialmente f-Met), y la formación del enlace peptídico entre este aa1 y el aa-tRNA del sitio A, obteniéndose un peptidil-tRNA (localizado en A por muy poco tiempo)*

*

Actividad PEPTIDIL-TRANSFERASA

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Elongación de la cadena proteica: translocación

En la forma GTP, EF-G se une al mismo lugar de unión de EF-Tu (subU 50S), estimulandose hidrólisis GTP→ cambio conformacional en EF-G y lleva el tallo dentro del lugar A de la subU 30S.

Para acomodar estos dominios los tRNAs y el mRNA se desplazan dentro del ribosoma 1 codón

Mimetismo Molecular

Entrada un nuevo aa-tRNA unido al factor de alargamiento EF-Tu activo (con GTP) repitiendo el ciclo y continuaría la ELONGACIÓN Dominio

proteico

Reciclado de EF-Tu por medio de EF-Ts

El EF-Tu (encargado de ‘colocar’ los siguientes aa-tRNA en lugar A), se une al aa-tRNA sólo en forma GTP

Cuando el GTP se hidroliza, el EF-Ts se une al complejo EF-Tu, disocia GDP

Finalmente se une GTP a EF-Tu y se suelta EF-Ts fMet-tRNAf no interacciona con EF-Tu (y no hay f-Met como aa interno)

Resumen de la elongación

Adición nuevo aa-tRNA (EF-Tu)

Enlace peptídico

EF-G Translocación

Finalización cadena polipeptídica señalizada por codón terminación mRNA (3’) Cadena polipeptídica se desprende del ribosoma con ayuda de factores de liberación (RF)

Terminación de la síntesis de proteínas procariótica

-Cuando el ribosoma alcanza el codón de terminación (en 3´) no se une ningún aa-tRNA sino un factor de terminación (RF), al sitio A. -Este factor RF, permite que el H2O comience la hidrólisis del enlace éster del peptidil-tRNA, liberando la proteína, y desensamblándose el complejo ribosoma y mRNA

La llegada del Codon de Stop al Sitio A desencadena la entrada del factor de liberación RF unido a GTP

Acoplamiento transcripción-traducción

en procariotas (ver tema 5.5)

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN EUCARIOTAS Proceso similar al de procariotas, aunque algo más complejo

1. mRNA ya madurados salen al citoplasma (poros envoltura nuclear) para interacción con ribosomas y ciertas proteínas Algunos mRNA se localizan en sitios prefijados citoplasma, pero lo mas normal es que vayan vía RER/Golgi

2. Ribosomas son mayores (más complejos)

3. tRNA iniciador: especial Met-tRNAi (pero se formila solo in vitro), El aa de iniciación es metionina (y no N-formilmetionina)

4. Codón de iniciación siempre AUG (y no utilizan secuencia rica en purinas para distinguir el primer AUG). Usan CAP(5’) para la identificación. Un solo lugar de iniciación (molde para única proteína), NO son policistrónicos

5. Los eucariotas poseen muchos más factores de iniciación (eIF) y sus interacciones son más complicadas

6. Elongación y Terminación más semejante con factores equivalentes La síntesis de proteínas en eucar. y procariotas difiere principalmente en inicio de la traducción

Ribosomas Eucarioticos

Mayores y más complejos Los ribosomas de mitocondrias y cloroplastos son algo menores y más sencillos que los bacterianos. La estructura ribosómica es sorprendentemente similar en todos los organismos y orgánulos

Formación del complejo de iniciación en eucariotas

CAP(5’) proporciona punto de iniciación fácilmente reconocible

Iniciación de la traducción comienza con ensamblaje sobre CAP(5’) de un complejo que incluye subU 40S y el Met-tRNAi Dirigido por eIFs, con hidrólisis de ATP, el complejo recorre el mRNA hasta alcanzar el primer AUG. Entonces de une la subU 60S para formar el complejo de iniciación 80S.

Factores de iniciación de la traducción en eucariotas (eIF)

Las cels eucariotas tienen al menos 9 eIF (factores de inicio)

Complejos proteicos en la formación de un complejo de inicio eucariótico

Extremos 3’ y 5’ unidos por complejo de proteínas eIF4f y PAB que se une a la subU 40S

Complejo eIF4f (forman parte eIF4e, eIF4g, eIF4a) se une al casquete 5’ (CAP) eIF4f se denomina CBP o proteína de unión al CAP Se forma un puente con la proteína de unión a poli(A): PAB El complejo se une a su vez al eIF3 y a la subU 40S

La eficiencia de la traducción depende de las propiedades del mRNA y de las proteínas de este complejo

En general cuanto más larga la poli(A) mejor La proximidad de los extremos facilita la regulación traduccional de la expresión génica

Complejo eIF4f está probablemente implicado en el proceso de barrido (hasta encontrar primer AUG), tal vez usando la actividad helicasa (eIF4a)

Factores de iniciación eucarióticos

Elongación y Terminación más semejante con factores equivalentes

Factores de elongación eucarióticos EF1α y EF1βγ son los equivalentes a EF-Tu y EF-Ts de proc. Forma GTP de EF1α coloca aa-tRNA en lugar A ribosoma y el EF1βγ cataliza la sustitución del GDP unido por GTP El EF2 euc. interviene en la translocación dirigida por GTP (~EF-G proc.) La terminación la realiza un único factor de liberación eRF, proteína dirigida por GTP En procariotas intervenían 2

Inhibidores de la síntesis proteica

INHIBIDORES DE LA SINTESIS PROTEICA BACTERIANA

1. CLORANFENICOL: impide la formación de uniones peptídicas. 2. ESTREPTOMICINA: afecta la iniciación de la traducción y distorsiona la fidelidad de la síntesis. 3. ERITROMICINA: bloquea la translocación del mRNA del sitio A al P. 4. TETRACICLINA: impide que los aa-tRNAaa ingresen en el sitio A. 5. KIRROMICINA: inhibe la actividad de los factores de elongación. 6. PUROMICINA: usurpa el sitio A del ribosoma, secuestrando a los aa-tRNAaa, e impidiendo su unión al ribosoma.

ALGUNOS AFECTAN A RIBOSOMAS MITOCONDRIALES EUCARIOTAS

INHIBIDORES DE LA SINTESIS PROTEICA EUCARIOTA

1. PUROMICINA: inhibe también los ribosomas humanos: Uso restringido. 2. CICLOHEXIMIDA: como el cloranfenicol pero exclusivo de eucariotas. 3. Toxina Diftérica y de Pseudomonas aeruginosa: inactivan eEF-2.

Estructuras de algunos antibióticos inhibidores de la

síntesis de proteínas

Semejanza entre la puromicina y un aminoacil-tRNA

A del CCA extremo 5’ tRNA

aa unido al tRNA

Destino de las proteínas Las proteínas destinadas a secreción, integración en membranas o lisosomas comparten, generalmente, los primeros pasos de una ruta que empieza en el retículo endoplásmico (RE) Luego utilizan mecanismo distintos, determinados por una corta secuencia de aa denominada péptido señal: dirige a la proteína hacia su localización apropiada en la célula A menudo es eliminada durante el transporte o al alcanzar destino final Se han identificado centenares de estas secuencias de destino final (N-terminal)

Péptidos señal de varias proteínas

Síntesis asociada a Retículo Endoplasmico

5´CAP

40S

60S

NH2 -

(A)n 3´ 40S

1 Síntesis citosólica de 35-40 aa protegidos por el ribosoma

5´CAP

40S

60S

NH2 -

(A)n 3´ 40S

2

Peptido Señal (16-20 aa)

Continua la síntesis quedando expuesta una secuencia de 16-20 aa: 2 posibles casos

2.a 2.b Ausencia de Péptido señal: Presencia de Péptido señal: Continua la síntesis citosólica. POSIBLES DESTINOS Citosólicas solubles Citoesqueleto Peroxisomas Mitocondria Núcleo

5´CAP

40S

60S (A)n 3´ 40S

3 Reconocimiento del Péptido señal y unión de la partícula SRP:

SRP -NH2

3.1 BLOQUEO TRANSITORIO de la síntesis proteica.

3.2 Direccionamiento del complejo hacia los receptores de membrana de RE para SRP. 4

Interacción de la partícula SRP con los receptores r-SRP, y anclaje del ribosoma a Riboforinas: REINICIO DE LA SÍNTESIS PROTEICA Membrana de R.E.

Lumen

Citosol

5´CAP

40S

60S (A)n 3´ 40S

-NH2 r-SRP

Riboforinas Riboforinas: glicoproteínas transmembrana del RER que media en la unión de ribosomas a dicha membrana

Membrana de R.E. Lumen

Citosol

5´CAP

40S

60S (A)n 3´ 40S

-NH2

r-SRP

Riboforinas

5 La partícula SRP promueve la TRANSLOCACIÓN del péptido señal, de modo que este atraviese la membr.

6 Un enzima PEPTIDASA DE LA SEÑAL, actúa en el lumen cortando el péptido señal y dejando libre el extremo N-terminal de la proteína

7 POSIBLES DESTINOS -Secreción. -Membrana Plasmática. -Retículo Endoplasmico. -Golgi. -Lisosomas

5´CAP

40S

60S (A)n 3´ 40S

-NH2

-NH2

Peptidasa de la señal

Acción de la partícula de reconocimiento de la señal (SRP)

SRP: partícula de reconocimiento de la señal: complejo en forma de varilla que contiene RNA (300 nucleótidos) y 6 proteínas distintas

SRP se une al péptido señal y al ribosoma (inhibe elongación) y dirige el complejo a la cara citosólica del RE→ complejo de translocación

- CARBOHIDRATOS: glicosilación de (Asn, Ser, Thr, ó Hyl) con mono o disacáridos. - LÍPIDOS: - ADP-RIBOSILACIÓN

MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES - Deformilación de la f-Met y eliminación de la Met N-terminal. - Ruptura proteolítica de cadenas polipeptídicas: p. ej.: Activación de Zimógenos: - Modificación de cadenas laterales de aminoácidos: - Adición de grupos voluminosos a residuos específicos:

Pepsinógeno A Pepsina A Pepsina A Tripsinógeno Enteropeptidasa Tripsina Quimotripsinógeno Tripsina Quimotripsina

-Acidos grasos (Mirístico y Palmítico). -Fosfolípidos (Fosfatidil inositol). -Isoprenoides (Farnesilo y Geranilo).

-Formación de PUENTES DISULFURO ( Cys). -HIDROXILACIÓN ( (Pro, Lys, Arg Hyp, Hyl, Hya). -ENTRECRUZAMIENTOS de puentes de hidrogeno entre cadenas laterales (Lys, Hyl, Gln). -CARBOXILACIÓN (Glu). -FOSFORILACIÓN (Ser, Thr, Tyr P-Ser, P-Thr, P-Tyr). -METILACIONES (Ala, Arg, Met y Pro). -ACETILACIONES (Lys). -SULFATACIONES (Tyr).

Glicoproteínas: con 1 o varios oligosacáridos de diversa complejidad unidos a una prot Las porciones de azúcares son menos (poco) repetitivas (en comparación con proteoglicanos) Son ricas en información y de alto grado de especificidad Proteoglicanos: macromoléculas de la superficie cel o matriz extracel con una o más molecúlas de glucosaminoglucanos (mucopolisacárido) unidos a prot de membrana o secreción. La Fracción glucosaminoglucano representa la mayor parte en masa y suele ser el principal sitio de actividad biológica: interacc con otras moléculas de la superficie cel o matriz extracel Glicolípidos: lip de membrana en los que la cabeza hidrofílica contiene oligosacáridos (enlace O-glicosídico) Sitios específicos de reconocimiento por prot de unión a glúcidos

Glicoconjugados

Polisacáridos y oligosacáridos son transportadores de INFORMACIÓN: etiquetas de destino, mediadores de interacc específicas entre cels y matriz extracel. Actúan en reconocimiento y adhesión intercel, migracion cel durante desarrollo, coagulación sanguínea, respuesta inmune, etc.

glycans

protein

carbohydrates

sialic acid

gal

glcNAc

man

fuc

La mayoría de las proteínas (de membrana, de secreción y muchas intracel) están glicosiladas. Los oligosacáridos constituyen una parte integral de estas macromoléculas, afectan a sus propiedades fisico-químicas, su conformación, vida media y sus funciones biológicas.

Las glicoproteínas en realidad consisten en una mezcla de variantes glicosidadas, denominadas glicoformas, en las que la misma secuencia peptídica está asociada a la unión de uno o más oligosacáridos al mismo punto de glicosilación.

En una misma especie, los restos oligosacarídicos también dependen del tipo celular y su equipamiento enzimático, su estado de desarrollo, nutricional, y patológico. El resultado es una enorme diversidad estructural cuyo estudio puede ofrecer importantes datos en el campo terapéutico y diagnóstico.

Dos familias (dependiendo del lugar de adición de los carbohidratos)

- O-glicoproteínas: los carbohidratos se unen al grupo hidroxilo de las cadenas laterales de los aminoácidos serina (Ser) o treonina (Thr)

- N-glicoproteínas: los carbohidratos se unen al grupo amino de la cadena lateral del aminoácido asparagina (Asn)

Tipos de GLICOPROTEÍNAS

Glicanos con enlaces O-glicosídicos

El glúcido se une por el C anomérico (frecuentemente de N-acetilgalactosamina (GalNAc),o manosa u otros) al –OH de un resíduo de Ser o Thr

*en colágeno los –OH serían aportados por aa modificados como Hidroxilisina (Hyl) o Hidroxiprolina (Hyp) La O-glicosilación ocurre en un orden secuencial a través de la acción de O-glicosiltransferasas localizadas principalmente en el aparato de Golgi, frecuentemente sobre proteínas ya casi completamente plegadas. Los residuos de azúcar son añadidos uno a uno y con diferentes tipos de enlaces, resultando por ello en diferente O-glicanos con estructura ramificada, compuesto por pocos residuos de monosacáridos. Los Glucolípidos son O-ligados

1-Acción Anticongelante: algunas glucoproteínas de peces antárticos actúa impidiendo que se les congelen los fluidos corporales aún en agua muy fría 2-Acción Espesante: Las Mucinas, son glucoproteínas localizadas en secreciones salivares, y que contienen muchos glucanos cortos con enlaces –O Su función es aumentar la viscosidad de los fluidos en que se hallan disueltas (al extenderse e hidratarse) 3- Acción de Direccionamiento intracelular: Algunos glucanos –O parecen intervenir también en Direccionamiento de las proteínas hacia sus destinos intracel u orgánulos 4- Marcaje de membrana celular: el sistema de grupos sanguineos AB0 (base de la reacción antigénica) se basa en glucanos O-ligados a proteínas membrana

Glucanos con enlaces O-glicosídicos: Función

Glucanos con enlaces O-glicosídicos: antígenos de grupos sanguíneos

Un ej característico de O-oligosacáridos con cadenas laterales que pueden inducir una respuesta inmunológica son los grupos sanguíneos (antígenos) A, B, y O O-oligosacáridos que unidos a glicoproteínas o glicolípidos se presentan en la superficie de eritrocitos (glóbulos rojos) y otros tipos de células.

Los glucanos del sistema ABO presentan una misma secuencia básica diferenciándose en el último monosacárido de la cadena

Grupo individuo

Genera anticuerpo contra:

Puede recibir de:

Puede donar a: O

A, B

O

O, A, B, AB

A

B

O, A

A, AB

B

A

O, B

B, AB

O, A*, B*, AB

AB

(*): no suele hacerse transfusión pues a veces puede haber cierta reacción

AB

ninguno

Compatibilidad entre grupos sanguineos AB0

Glicanos con enlaces N-glicosídicos El glúcido se une por el C anomérico, de N-acetilglucosamina (GlcNAc)y en ocasiones de N-acetilgalactosamina (GalNAc), al N amídico de un residuo de Asn, si forma parte de la secuencia -X-Asn-X-Thr/Ser- (X: cualquier aa)

La N-glicosilación es una modificación que ocurre en el retículo endoplásmico (RE) y en el aparato de Golgi, mediante una secuencia ordenada bajo la acción de diversas enzimas llamadas glicosiltransferasas y glicosidasas

-La Función de Información es la más importante en estos glicanos

*Las inmunoglobulinas, son un ej de esta función: su secuencia de glicanos actuaría asegurando el reconocimiento de las mismas para su distribución o su interacción con las células fagocitarias. Adicionalmente, las secuencias de glucanos actuarían como “relojes de vida”, marcando las moléculas viejas para su destrucción mediante la separación lenta de los restos de ácido siálico de las terminaciones de estos oligosacáridos, cuya ausencia indica a los receptores de superficie de las células hepáticas que la proteína es vieja y debe ser internalizada por endocitosis para su destrucción.

Glicanos con enlaces N-glicosídicos: Función

La secuencia de glucanos proporcionaría un marcaje de tráfico intracelular de las proteínas: mediante la unión de determinadas cadenas de glicano a proteínas dirigidas a determinados orgánulos o a excreción se asegura un correcto direccionamiento intracelular: DESTINO FINAL

Oligosacaridos N- y O- ligados como marcadores celulares

-En organismos pluricelulares es imprescindible un marcaje de la superficie celular. -Para que exista reconocimiento, deben existir proteínas capaces de interaccionar específicamente, con los polisacáridos (receptores) , de la superficie: p. ej. 1-Las Inmunoglobulinas: reconocimiento Antígeno-Anticuerpo. 2-Las Lectinas: gran variedad de funciones: 2.1.-Fijación de la estructura tisular: sustentan interacciones entre células y proteínas de la matriz extracelular. 2.2.-Fijación de la flora intestinal: facilitan la unión de bacterias intestinales al glicocalix de las células del epitelio intestinal. -El papel de los polisacáridos como marcadores celulares podría explicarse en base a dos causas fundamentales: 1- El poseer un vocabulario amplio y específico que permite transmitir información: múltiples posibilidades de elección de unidades monosacáridas (normales o modificadas) y tipos de cadenas polisacaridas (ramificaciones). 2-El gran poder antigénico de las cadenas de polisacáridos: capaces de desencadenar respuestas antigénicas rápidas en presencia de moléculas o cels extrañas.

Biosíntesis de los oligosacáridos N-ligados

La vía de la N-glicosilación se divide en 2 etapas. Primero en el RE, y sobre un portador lipídico llamado dolicol, se sintetiza un oligosacárido precursor Glc3Man9GlcNAc2 y transfiriéndose en bloque al grupo N- del residuo Asn de una proteína naciente.

Sigue la segunda etapa de procesamiento, la cual continúa en el RE y finaliza en el aparato de Golgi. En esta segunda etapa el N-glicano es recortado por la acción inicial de glicosidasas, enzimas que eliminan monosacáridos, lo que permite su modificación posterior con diversos carbohidratos a través de la acción de diferentes familias de glicosiltransferasas que transfieren distintos tipos de carbohidratos al glicano en procesamiento.

Biosíntesis de los oligosacáridos N-ligados: Ciclo del Dolicol fosfato

El ensamblaje del oligosacárido precursor rico en manosas: Glc3Man9GlcNAc2 se realiza sobre el intermediario lipídico (isoprenoide) llamado dolicol fosfato y situado en membrana del RE

Las glicoproteínas del citosol NO se glicosilan por esta vía

Fase citoplásmica

Citosol

Lumen

Membrana RE

2 residuos de GlcNAc y 5 de Man se añaden al dolicol fosfato por transferencia de monosacáridos desde nucleótidos

Fase Luminal Citosol

Lumen

Membrana RE

Translocación La estructura se Transloca al espacio luminal del RE y se añaden más monosacáridos activados al dolicol fosfato. Termina con la formación del oligosacárido Glc3Man9GlcNAc2

Fase Glicosilación

Citosol

Lumen

Membrana RE

El precursor Glc3Man9GlcNAc2 se tranfiere en bloque a un resíduo de Asn de la cadena polipeptídica creciente

Biosíntesis de los oligosacáridos N-ligados: Procesamiento oligosacáridos

Golgi

a lisosomas

RE

Golgi a memb cel

En el RER se eliminan de este N-oligosacárido base los 3 residuos de Glc y 1 de las Man.

Tras su transporte al aparato de Golgi, ese N-oligosacárido (GlcNAc2Man8) sufre diversas modificaciones posteriores llamadas glicosilación terminal. Difieren dependiendo de la estructura de proteína que es procesada y del destino final de la misma.

Los azúcares añadidos a las proteínas tiene un papel fundamental en promover el correcto plegamiento y ensamblaje de las mismas, aumentando su estabilidad

CONTROL DE CALIDAD

Golgi

Se pasa del precursor, oligosacárido rico en manosas → oligosacárido final complejo

RE/Golgi