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13.12: Traducción
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TRANSCRIPCIÓN

13.12: Translation

13.12: Traducción

Overview

Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following transcription, it constitutes the final step in the expression of genes. This process is carried out by ribosomes, complexes of protein and specialized RNA molecules. Ribosomes, transfer RNA (tRNA) and other proteins are involved in the production of the chain of amino acids—the polypeptide.

Translation Produces the Building Blocks of Life

Proteins are called the “building blocks” of life because they make up the vast majority of all organisms—from muscle fibers to hairs on your head to components of your immune system—and the blueprint for each and every one of those proteins is encoded by the genes found in the DNA of every cell. The central dogma in biology dictates that genetic information is converted into functional proteins by the processes of transcription and translation.

Translation Occurs Outside of the Nucleus

Eukaryotes have a membrane-bound nucleus where mRNA is transcribed from DNA. After transcription, mRNA is shuttled out of the nucleus to be translated into a chain of amino acids—a polypeptide—and eventually, a functional protein. This can take place in the cytoplasm or in the rough endoplasmic reticulum, where the polypeptides are further modified. By contrast, prokaryotes lack a nuclear compartment, so translation in prokaryotes takes place in the cytoplasm, sometimes as the mRNA is still being transcribed.

The Sequence of Codons in mRNA Determines the Polypeptide Sequence

Each codon in the mRNA corresponds to one of the 20 amino acids that a cell keeps stocked, as well as stop codons which do not code for amino acids. Another RNA molecule, transfer RNA (tRNA), is responsible for providing the correct amino acid, based on the codon sequence, to the ribosomes during translation. At one end of the tRNA molecule, enzymes called aminoacyl-tRNA synthetases covalently attach the specific amino acid to the attachment site, while the anticodon sequence located on the other end of the tRNA will ensure the correct amino acid is delivered to the ribosome. Some tRNA molecules are able to bind to more than one codon sequence, allowing for coding versatility known as the wobble effect. This is due to the fact that tRNA molecules have lower binding specificity to the third nucleotide in the mRNA codon sequence as compared to the first two nucleotides.

Some Inherited Diseases Stem from Defects in Translation

Translation is a complex process that depends on a wide array of cellular components. Mutations that impact any part of this diverse toolkit can cause disease. For example, the iron-storage disease hyperferritinemia, also known as cataract syndrome, results from mutations in the 5’ untranslated region of the mRNA, a region that is important for recruiting translation initiation proteins. These mutations cause abnormally high rates of translation of the iron protein ferritin, causing it to build up in the blood and tissues of affected patients. As a result, the lenses of the eyes turn cloudy. Other diseases are linked to mutations in the genes that encode tRNAs and the ribosomal subunits. For instance, the bone-marrow disease Diamond-Blackfan anemia stems from mutations in the RPS19 gene, a component of the small ribosomal subunit.

Visión general

La traducción es el proceso de sintetización de proteínas a partir de la información genética transportada por el ARN mensajero (ARNm). Después de la transcripción, constituye el paso final en la expresión de los genes. Este proceso se lleva a cabo por ribosomas, complejos de proteínas y moléculas especializadas de ARN. Los ribosomas, el ARN de transferencia (ARN) y otras proteínas participan en la producción de la cadena de aminoácidos, el polipéptido.

La traducción produce los pilares de la vida

Las proteínas se llaman los "bloques de construcción" de la vida porque constituyen la gran mayoría de todos los organismos, desde fibras musculares hasta pelos en la cabeza hasta componentes del sistema inmunitario, y el plano de todas y cada una de esas proteínas está codificado por los genes que se encuentran en el ADN de cada célula. El dogma central en biología dicta que la información genética se convierte en proteínas funcionales por los procesos de transcripción y traducción.

La traducción ocurre fuera del núcleo

Los eucariotas tienen un núcleo unido a la membrana donde el ARNm se transcribe del ADN. Después de la transcripción, el ARNm es sacado del núcleo para ser traducido en una cadena de aminoácidos ,un polipéptido— y, finalmente, una proteína funcional. Esto puede tener lugar en el citoplasma o en el retículo endoplasmático áspero, donde los polipéptidos se modifican aún más. Por el contrario, los prokaryotes carecen de un compartimento nuclear, por lo que la traducción en los prokaryotes tiene lugar en el citoplasma, a veces ya que el ARNm todavía se está transcribiendo.

La secuencia de codones en arma determina la secuencia de polipéptidos

Cada codón en el ARNm corresponde a uno de los 20 aminoácidos que una célula mantiene abastecidos, así como a los codones de parada que no codifican para los aminoácidos. Otra molécula de ARN, el ARN de transferencia (ARN), es responsable de proporcionar el aminoácido correcto, basado en la secuencia de codón, a los ribosomas durante la traducción. En un extremo de la molécula de ARN, las enzimas llamadas sintetizadoras aminoacil-tRNA unen covalentemente el aminoácido específico al sitio de unión, mientras que la secuencia anticodon ubicada en el otro extremo del ARN asegurará que el aminoácido correcto se entregue al ribosoma. Algunas moléculas de tRNA son capaces de unirse a más de una secuencia de codón, lo que permite la versatilidad de codificación conocida como el efecto de tambaleante. Esto se debe al hecho de que las moléculas de ARN tienen menor especificidad de unión al tercer nucleótido en la secuencia de codón de ARNm en comparación con los dos primeros nucleótidos.

Algunas enfermedades hereditarias provienen de defectos en la traducción

La traducción es un proceso complejo que depende de una amplia gama de componentes celulares. Las mutaciones que afectan a cualquier parte de este conjunto de herramientas diverso pueden causar enfermedades. Por ejemplo, la hiperferritinemia de la enfermedad de almacenamiento de hierro, también conocida como síndrome de cataratas, es el resultado de mutaciones en la región no traducible de 5' del ARNm, una región que es importante para reclutar proteínas de iniciación de traducción. Estas mutaciones causan tasas anormalmente altas de traducción de la proteína de hierro ferritina, lo que hace que se acumule en la sangre y los tejidos de los pacientes afectados. Como resultado, las lentes de los ojos se nublan. Otras enfermedades están relacionadas con mutaciones en los genes que codifican los TRNAs y las subunidades ribosomales. Por ejemplo, la enfermedad de la médula ósea Anemia Diamond-Blackfan proviene de mutaciones en el gen RPS19, un componente de la pequeña subunidad ribosomal.


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