7.2.3 PROCARIÓTICO

7.2.3 PROCARIÓTICO 

• ESTRUCTURA DEL RIBOSOMA PROCARIOTA

Los ribosomas son los enzimas más complejos y de mayores dimensiones (aproximadamente 250A de diámetro) que existen en la naturaleza. Están compuestos, incluso en los organismos más sencillos, de más de 50 proteínas distintas y ARNs que constituyen una masa por encima de los dos millones de daltons. Los ribosomas se componen de tres (en bacterias) o cuatro (en eucariotas) moléculas de ARNr y de tantas como 83 proteínas (Tabla 1.1), organizadas en una subunidad mayor y en otra menor. Las subunidades ribosomales y las moléculas de ARNr se suelen designar en unidades Svedberg (S), una medida de la velocidad de sedimentación de partículas centrifugadas en condiciones estándares, de manera que en procariotas la subunidad menor se denomina 30S y la subunidad mayor 50S. La subunidad 30S contiene una molécula única de ARNr, denominada ARNr 16S, mientras que la subunidad 50S contiene una molécula de 23S ARNr y otra 5S ARNr, La longitud de las moléculas de ARNr, la cantidad de proteínas en cada subunidad, y por consiguiente los tamaños de las subunidades son diferentes en células bacterianas y eucariotas. El ribosoma está constituido por el ensamblaje de las dos subunidades, que en eubacterias se denominan 70S y en eucariotas 80S. 

A pesar de que los ribosomas eucariotas contienen mas componentes y son significativamente más grandes que los ribosomas procariotas, la apariencia general y el modus operandi es muy similar (Ramakrishnan & Moore, 2001). La preservación de la función esta unida con la conservación de su estructura general, y los ribosomas de organismos filogenéticamente tan lejanos como bacterias, arqueas y eucariotas muestran un grado remarcable de parecido. Tabla 1.1. Componentes ribosomales de los 3 dominios de vida (bacteria, arquea y eucaria) considerando su tamaño, masa y numero de proteínas.

Estructura general del ribosoma procariota

En bacterias, la subunidad 50S es aproximadamente dos veces la masa de la subunidad 30S, y en ambas, aproximadamente 2/3 de su peso se debe al ARNr mientras que el resto del peso es atribuible a la parte proteica del ribosoma.

La subunidad 30S tiene una forma más o menos trapezoidal cuando se tiene una vista frontal desde la zona de interacción de subunidades (Figura 1.2) y es uniformemente estrecha cuando se tiene una visión lateral. En la subunidad 30S se distinguen la cabeza y cuerpo. Del cuerpo salen dos lóbulos hacia arriba, denominados “plataforma” y “espalda”. A la hendidura que se forma entre la plataforma y la cabeza se la conoce por ser el centro de decodificación.

 

        Cabeza, plataforma, espalda, h44, espolón.        Protuberancia central, L1, L7/L12.

Figura 1.2. (A) Vista de la subunidad ribosomal 30S desde la zona de interacción entre subunidades. (B) Vista de la subunidad ribosomal 50S desde la zona de interacción entre subunidades.

La subunidad 50S tiene una forma aproximadamente hemisférica enfrentada a la subunidad 30S por su lado liso. Desde la región de interacción entre subunidades se distinguen 3 protuberancias: el tallo L7/L12 que se extiende a lo largo de su base, la protuberancia central y el tallo L1. El tallo L7/L12, formado por las proteínas dimericas L7/L12, a veces puede estar ausente en mapas de microscopia electrónica debido a su elevada flexibilidad. La protuberancia central está formada, en su mayor parte, por el ARNr 5S. Al contrario que el tallo L7/L12, el tallo L1 está siempre bien definido, formado por la proteína ribosomal L1 y parte del ARNr En un ribosoma 70S, las dos subunidades se enfrentan de tal manera que se crea un espacio de morfología complejo (Figura 1.3): el espacio entre subunidades, por donde irán circulando los ARNt durante la traducción. El ensamblaje se mantiene mediante diversos puentes que se crean entre subunidades. Existe un total de 12 puentes entre subunidades creados por más de 30 interacciones individuales y la mayoria de ellos involucran contactos entre ARNr (Yusupov et al., 2001). Sin embargo, los puentes que se crean entre subunidades no confieren al ribosoma 70S una estructura totalmente rígida. La naturaleza dinámica del proceso de traducción implica que el ribosoma sea una estructura flexible con componentes móviles que posibiliten su función (Spirin, 1969).

 A                                     B                                          C

  

 90°                   180°

Figura 1.3. Ensamblaje de las subunidades ribosomales en un ribosoma 70S y sus diferentes vistas; (A) vista frontal, (B) vista superior desde la subunidad 50S (coloreada en azul), (C) vista inferior desde la subunidad 30S (coloreada en amarillo).

• ESTRUCTURA ATÓMICA DEL RIBOSOMA PROCARIOTA

Las estructuras cristalográficas de las subunidades ribosomales 30S y 50S de los organismos T. thermophilus y H. matismortui respectivamente fueron resueltas en el año 2000 (Wimberly et al., 2000; Ban et al., 2000). Un año más tarde, se presento un modelo para la estructura atómica del ribosoma 70S en T. thermophilus incluyendo ARNt y ARNm a una resolución de 5.5A. Estructura atómica de la subunidad 30S. La morfología de la subunidad 30S queda determinada en gran medida por el componente de ARNr. De hecho, ninguna de las características esenciales de la subunidad queda determinada completamente por proteína (Wimberly et al., 2000). Desde la región de interacción entre subunidades, la estructura terciaria del 16S ARNr muestra una cabeza con un saliente apuntando hacia la izquierda, el cuerpo de la 30S con la espalda en la región superior izquierda y el espolón (spur) en la región inferior izquierda y la plataforma en la región superior derecha (Figura 1.4 A y C) (Yusupov et al., 2001). Diferentes dominios de ARNr conforman cada una de estas características morfológicas (Figura 1.4 A y B). 

El dominio 5’ o dominio I constituye la mayor parte del cuerpo de la subunidad; el dominio central o dominio II la mayor parte de la Plataforma; el dominio 3’ principal o dominio III constituye la cabeza; y el dominio 3’ secundario o dominio IV forma parte del cuerpo siendo una región de interacción entre las subunidades y constituyendo la hélice 44 (h44). Los cuatros dominios de estructura secundaria del 16S ARNr irradian desde el punto central en la zona del cuello, que es la región mas importante de la subunidad 30S desde el punto de vista funcional.