DEL GEN A LA PROTEÏNA

Contingut de la unitat didàctica

1. ADN I GENS

1.1. L’ADN, molècula portadora de la informació genètica

1.2. La composició dels àcids nucleics

1.3 Estructura de l’ADN

1.4 Els cromosomes

2. LA DUPLICACIÓ DE L’ADN

2.1. Les primeres hipòtesis sobre la duplicació de l’ADN

2.2. L’experiment de Meselson i Stahl

2.3. Enzims de la duplicació

2.4. El procés de replicació de l’ADN

3. DEL GEN A LA PROTEÏNA

3.1. El concepte molecular de gen

3.2 La transcripció

3.3. La traducció

1. ADN I GENS

Resulta un viatge fascinant descobrir tot el procés des que s’estableix com a definitiva la teoria cromosòmica de l’herència en 1910 fins que es descobreix la naturalesa química dels gens. Com va ser el procés? Qui o quins van contribuir?

1.1. L’ADN, molècula portadora de la informació genètica

Cal remuntar-se a 1869 quan un estudiant suís de medicina anomenat Friedrich Miescher va descobrir en els nuclis cel·lulars una substància blanca i lleugerament àcida a la qual va anomenar nucleïna.

Al laboratori d’Hoppe-Seyler, va començar a analitzar les restes de pus de les deixalles quirúrgiques, aïllant els nuclis dels glòbuls blancs i extraient una substància àcida i carregada de fòsfor a la qual va denominar “nucleïna”.

En analitzar aquesta substància va comprovar que es tractava d’un material complex que contenia entre altres coses, nitrogen i fòsfor. Les proporcions eren diferents de qualsevol altre material biològic estudiat, per la qual cosa va concloure que havia aïllat un component biològic no descrit prèviament, associat gairebé exclusivament amb el nucli.

En 1881 E. Zacharias demostra que la naturalesa química dels cromosomes era la nucleïna.

Poc temps després, el 1882, Walther Flemming (1843-1905), un fisiòleg alemany que estudiava l’estructura de les cèl·lules, va descobrir en els seus nuclis una substància de color que va anomenar cromatina i que, durant la divisió cel·lular (que va denominar mitosi), se separava en filaments als quals després es va donar el nom de cromosomes.

En 1888 el bioquímic alemany Albrecht Kossel demostra que la nucleïna de Miescher contenia proteïnes; també va mostrar que la part no proteica de la nucleïna contenia substàncies bàsiques riques en nitrogen, identificant així les cinc bases nitrogenades que avui coneixem: l’adenina (A), la guanina (G), la timina (T), la citosina (C) i l’uracil (U). També té evidències de la presència d’un glúcid de cinc àtoms de carboni. Aquest treball va donar accés a Kossel al Nobel el 1910.

En 1889 el patòleg alemany Richard Altmann, deixeble de Miescher, va aconseguir separar per primer cop les proteïnes de la “nucleïna”, anomenant a la nova substància “àcid nucleic“.

El químic rus-americà Phoebus Aaron Theodor Levene va comprovar el 1900 que la nucleïna es trobava en tots els tipus de cèl·lules animals analitzades. Més endavant, el 1909, va comprovar les evidències de Kossel, obtenint que els àcids nucleics estaven compostos d’àcid fosfòric, una pentosa, i les bases nitrogenades. La pentosa aïllada de la nucleïna de llevat va comprovar que era ribosa. Va haver d’esperar fins a 1929 per identificar una nova pentosa, la desoxiribosa.

Els científics caminaven buscant el “llenguatge de la vida” i, en aquest sentit, els teòrics pensaven que eren les proteïnes les molècules portadores del missatge hereditari.

Els partidaris de l’altra hipòtesi, l’ADN (DNA en anglès) com a portador de la informació, van prestar atenció a un experiment que va realitzar F. Griffith. I és que la història del descobriment de la composició química dels gens no pot explicar-se sense nomenar l’experiment que té lloc el 1928, quan el metge anglès Frederick Griffith realitzava els seus experiments d’infecció de ratolins amb els pneumococs (bacteris que causen la pneumònia en humans).

La inoculació d’aquests bacteris en els ratolins causa la seva mort en 24 h i la seva patogenicitat es deu a la càpsula de polisacàrids que posseeixen per fora de la seva paret cel·lular. Aquesta càpsula li atorga a les colònies de pneumococs un aspecte brillant o llis, denominat S. Hi mutants de pneumococs que no produeixen la càpsula de polisacàrids i formen colònies d’aspecte rugós o R.

Griffith va descobrir que aquestes mutants R no mataven als ratolins. Però no obstant això, si barrejava als pneumococs R amb pneumococs S prèviament morts per calor, els ratolins es morien. I encara més, en la sang d’aquests ratolins morts Griffith va trobar pneumococs amb càpsula (S). És a dir que en els bacteris S mortes hi havia “alguna cosa” capaç de transformar als bacteris R en patògens i aquest canvi era permanent i heretable! Més tard es va demostrar que aquesta transformació també es produïa si s’incubaven els pneumococs R amb un extracte lliure de cèl·lules S.

En 1944, C.T. Avery, C. Mcleod i M.J. McCarty, van provar d’eliminar les proteïnes, ARN i lípids dels bacteris S, sense que aquestes perdessin la capacitat de transformar als bacteris R. Van comprovar així mateix que si extreien l’ADN dels bacteris S i els incubaven amb les bateries R, aquestes es transformaven en S, per la qual cosa es va poder comprovar que era l’ADN la molècula portadora de la informació genètica. En realitat, la informació genètica també pot estar continguda en l’ARN en el cas d’alguns virus. La comunitat científica de l’època seguia resistint-se a creure que era l’ADN, i no les proteïnes, les molècules que posseïen aquesta capacitat.

La prova concloent, la van aportar el 1952 Alfred D. Hershey i Martha Chase. Per a això van marcar ADN i proteïnes amb els isòtops radioactius fòsfor-32 i sofre-35 respectivament.

En aquest cas van treballar amb el fag T2, un virus que infecta el bacteri Escherichia coli.

Van permetre que els fags marcats en un experiment amb fòsfor-32 i després en un altre amb sofre-35, infectessin bacteris. Van analitzar posteriorment què isòtop radioactiu es trobava al seu interior en cadascun dels casos. Van trobar fòsfor-32 a l’interior dels bacteris, per la qual cosa van concloure definitivament que era l’ADN, i no les proteïnes, el factor que transformava els bacteris no patògens en patògens.

Per què afirmen, d’acord amb els seus resultats, que era ADN i no proteïnes?

Perquè l’ADN conté fòsfor en la seva composició, ja que en la seva molècula es troben grups fosfats. El fòsfor-32 que es trobés a l’interior dels bacteris havia de pertànyer a l’ADN víric. Les proteïnes, en contenir sofre en la seva composició, van ser marcades amb l’isòtop sofre-35, que no van trobar al citoplasma bacterià.

Levene va tenir molt pes en la química dels àcids nucleics.  En 1926 va proposar una estructura per a la conformació dels àcids nucleics: el tetranucleòtid pla.

El model del tetranucleòtid de Levene implicava que els àcids nucleics estaven formats per plans apilats que constaven de 4 pentoses que exposaven cap a l’exterior les bases nitrogenades (que van unides per un enllaç glicosídic a la pentosa); les pentoses s’uneixen entre si per fosfats a través d’enllaços fosfodièster.

Es deduïa que els àcids nucleics eren molècules molt monòtones, gairebé invariables, extremadament rígides. Per tant, es van descartar ràpidament com el tipus de molècula capaç de transmetre la informació genètica, de manera que tothom es va centrar en l’estudi de les proteïnes com a molècula de l’herència.

El model del tetranucleòtid pla va ser un llast en el desenvolupament de la biologia molecular similar al que van ser en el seu dia les teories del flogist, la força vital, o la generació espontània, ja que Levene era considerat un científic molt influent en la seva època i la seva opinió era poc menys que indiscutible.

Vull tornar a l’índex del tema

1.2. La composició dels àcids nucleics

El nom d’àcid nucleic prové del fet que són substàncies de caràcter àcid i que es van descobrir a l’interior del nucli de les cèl·lules eucariotes. Es van distingir de les altres substàncies del nucli perquè són molt riques en fòsfor, concretament són riques en àcid fosfòric (H₃PO₄).

Es troben en totes les cèl·lules de tots els éssers vius, des dels bacteris fins als éssers humans, i amb la mateixa composició química.

Els àcids nucleics es poden escindir en unes unitats anomenades nucleòtids. Per tant, de la mateixa manera que les proteïnes són polímers d’aminoàcids, els àcids nucleics es defineixen com polímers de nucleòtids.

Un nucleòtid és una unitat formada per tres tipus de molècules:

1) una pentosa, monosacàrid de cinc carbonis, que pot ser la ribosa o la 2-desoxiribosa, però mai les dues alhora.

El nom ribosa procedeix de les inicials del laboratori on es va identificar (Rockefeller Institute of Biochemistry) i de la terminació -osa pròpia dels glúcids.  El nom 2-desoxiribosa fa referència al fet que és una ribosa a la qual li falta un grup hidroxil (-OH) en el segon carboni.

Segons la pentosa que contenen, es distingeixen dos tipus d’àcids nucleics: l’àcid ribonucleic (RNA) i l’àcid desoxiribonucleic (DNA).

2) Àcid fosfòric o grup fosfat. El grup fosfat està compost un àtom de P i quatre d’oxigen, deriva de l’àcid fosfòric (H3PO4)

3) Una base nitrogenada: són molècules de caràcter bàsic i riques en nitrogen. Aquestes reben el nom d’adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) i uracil (U).

L’adenina i la guanina s’assemblen a una molècula anomenada purina, per això reben el nom de bases púriques.

La citosina, la timina i l’uracil s’assemblen a una molècula anomenada pirimidina, per la qual cosa reben el nom de bases pirimidíniques.

Els nucleòsids (pentosa + base nitrogenada)

Si a un nucleòtid li manca el seu grup fosfat, rep el nom de nucleòsid. Els nucleòsids es formen per mitjà de la unió d’una ribosa o d’una desoxiribosa amb una base nitrogenada, mitjançant un enllaç N-glicosídic entre el carboni 1’ de la pentosa i el nitrogen 1’ de la base nitrogenada, si aquesta és pirimidínica, o el nitrogen 9, si és una base púrica.

Els nucleòsids s’anomenen afegint la terminació -osina al nom de la base púrica, o la terminació -idina per al cas de les bases pirimidíniques. Per això els noms dels nucleòsids amb ribosa són adenosina, guanosina, citidina i uridina.

Si la pentosa és la desoxiribosa, s’hi anteposa el prefix desoxi-. Així els noms d’aquests nucleòsids són desoxiadenosina, desoxiguanosina, desoxicitidina i desoxitimidina.

Els nucleòtids

Els nucleòtids es formen per unió d’un nucleòsid amb una molècula d’àcid fosfòric pel grup hidroxil del C5 de la pentosa mitjançant enllaç èster amb pèrdua d’una molècula d’aigua.

Els nucleòtids s’anomenen afegint al nom del nucleòsid el terme 5’-monofosfat. A la pràctica se sol emprar simplement la inicial de cada base nitrogenada (A, G, C, T i U) per referir-se a cada tipus de nucleòtid.

Vull tornar a l’índex del tema

1.3 Estructura de l’ADN

Els àcids nucleics són polímers de nucleòtids. Els nucleòtids s’enllacen per mitjà d’enllaços fosfodièster per formar polinucleòtids, és a dir, cadenes d’ADN o ARN.

L’enllaç fosfodièster és un enllaç covalent fort que es produeix entre un grup fosfat (H₃PO₄) i un grup hidroxil (-OH). En l’enllaç fosfodièster, s’enllacen covalentment el grup OH del carboni 3 ‘de la pentosa del primer nucleòtid i el grup fosfat del carboni 5’ de la pentosa del següent nucleòtid. En aquesta reacció s’allibera una molècula d’aigua i es forma un dinucleòtid.

Presenten dos extrems, l’extrem 5′, on hi ha un grup fosfat unit al carboni 5′ del primer nucleòtid, i l’extrem 3′, on hi ha un radical hidroxil unit al carboni 3′ de l’últim nucleòtid.

Els àcids nucleics se sintetitzen des de l’extrem 5′ cap a l’extrem 3’. Això és degut al fet que no hi ha cap enzim que possibiliti afegir nucleòtids a l’extrem 5′ i, en canvi, sí que hi ha enzims que possibiliten afegir-ne a l’extrem 3. L’enllaç entre el radical hidroxil (-OH) del carboni 3′ de l’últim nucleòtid i el radical fosfat del carboni 5′ del nucleòtid que s’hi afegeix rep el nom d’enllaç fosfodièster.

L’ADN és l’Àcid Desoxiribonucleic. L’ADN és la molècula on s’emmagatzema, de forma codificada, la informació genètica d’un ésser viu i l’encarregada de transmetre-la a la descendència.

La seva seqüència de nucleòtids conté la informació necessària per a poder controlar el metabolisme, les funcions vitals d’un ésser viu i fabricar les seves proteïnes. És un tipus de molècula molt complexa.

L’ADN està compost per una seqüència de nucleòtids formats per desoxiribosa. Les bases nitrogenades que apareixen formant els nucleòtids d’ADN són Adenina, Guanina, Citosina i Timina. No apareix Uracil.

Al medi aquós cel·lular els llargs filaments d’ADN adopten una configuració espacial on es poden descriure diversos nivells estructurals de complexitat creixent; cadascun depèn de l’anterior i condiciona el nivell superior: són les estructures primària, secundària i terciària.

Vull tornar a l’índex del tema

1.4 Els cromosomes

Un cromosoma és una estructura, generalment en forma de bastonet, constituïda per la condensació sobre si mateixa d’una fibra de cromatina de 300 Å (DNA i histones) que apareix en iniciar-se la divisió del nucli (cariocinesi), quan es trenca l’embolcall nuclear. Es tenyeix fortament amb colorants bàsics i aquest és precisament l’origen del seu nom, que deriva de les paraules gregues chromos i soma, que signifiquen ‘color’ i ‘cos’, respectivament.

El nombre de cromosomes és constant en totes les cèl·lules somàtiques (cèl·lules no especialitzades en la reproducció sexual) de tots els individus d’una mateixa espècie, però varia segons l’espècie.

En un cromosoma, cada una de les còpies del material genètic rep el nom de cromàtide, i està unida a l’altra cromàtide mitjançant una constricció anomenada centròmer.

Quan s’inicia la divisió cel·lular es produeix una duplicació del DNA, i com a conseqüència apareixen dues fibres de DNA idèntiques, fortament replegades sobre si mateixes, anomenades cromàtides, que queden unides per un punt anomenat centròmer (es mantenen així durant la profase i la metafase).

Posteriorment, aquestes dues cromàtides se separen i cadascuna dóna lloc a un cromosoma (en l’anafase i la telofase).

2. LA DUPLICACIÓ DE L’ADN

La funció dels cromosomes és facilitar el repartiment de la informació genètica continguda a l’ADN de la cèl·lula mare entre les seves dues cèl·lules filles. Per fer-ho, prèviament s’ha de duplicar aquesta informació.

L’ADN duplica el seu material durant la interfase, abans d’iniciar la divisió cel·lular. La interfase és aquella etapa del cicle cel·lular que conté les fases G1-S-G2:

Les fases G1 i G2 són “intervals” (G de gap o també de growth) d’intensa activitat metabòlica i entremig d’aquestes dues fases, l’ADN es duplica. Esdevé durant la fase S (S de Synthesis) perquè la cèl·lula ha de sintetitzar tot el material genètic de nou, prenent com a model el que hi ha té. La fase S té una durada d’unes 10-12 hores i ocupa al voltant de la meitat del temps que dura el cicle cel·lular en una cèl·lula de mamífer típica.  En acabar la fase S, el nucli conté el doble de proteïnes nuclears i d’ADN que al principi.

De quina manera duplica tota aquesta informació?

L’estructura del DNA en doble hèlix permet comprendre que aquesta molècula és idònia per donar lloc a còpies.

D’una banda, l’estructura presenta dues cadenes complementàries entrellaçades, la qual cosa li dóna una gran estabilitat; d’una altra, n’hi hauria prou que un enzim específic les separés perquè cadascuna pogués servir com a motlle per sintetitzar el filament complementari a partir de nucleòtids solts i sota l’acció d’un altre enzim.

2.1. Les primeres hipòtesis sobre la duplicació de l’ADN

Per explicar aquest procés es van proposar tres hipòtesis: la hipòtesi semiconservadora, la conservadora i la dispersiva.

• La hipòtesi semiconservadora sobre la duplicació de l’ADN és deguda als científics Watson i Crick. Proposa que les dues cadenes de l’ADN inicial se separen i cadascuna serveix de motlle per a la síntesi, segons la complementarietat de les bases nitrogenades, d’una nova cadena. Per tant, en les dues molècules de l’ADN de doble hèlix produïdes, un dels filaments seria l’antic, i l’altre, el modern.
• En la hipòtesi conservadora es proposa que després de la duplicació queden, d’una banda, els dos filaments antics junts i, de l’altra, els dos filaments nous també espiralitzats.
• En la hipòtesi dispersiva es proposa que els filaments, al final, estan constituïts per fragments diferents d’ADN antic i d’ADN acabat de sintetitzar.

2.2. L’experiment de Meselson i Stahl

L’experiment definitiu per dilucidar quina d’aquestes tres hipòtesis era la correcta va ser el que van realitzar Matthew Meselson i Franklin Stahl el 1957 a Pasadena (Califòrna). Meselson i Stahl demostraren, mitjançant un intel·ligent experiment, que la duplicació de l’ADN era semiconservadora tal com predeia el model de doble hèlix de l’ADN publicat cinc anys abans. Això significa que quan la doble hèlix de l’ADN és duplicada, cadascuna de les dues hèlixs dels filaments d’ADN conté un filament íntegrament provinent de l’hèlix original i l’altre de nova síntesi.

Meselson i Stahl dissenyaren un experiment utilitzant el bacteri E. coli. Van replicar el seu ADN i van poder obtenir informació que els va permetre identificar el mecanisme de replicació de l’ADN i descartar les hipòtesis errònies.

Per investigar la forma de replicació de l’ADN, Meselson i Stahl van idear una forma molt enginyosa que es basa en dues premisses fonamentals, d’una banda hi ha el fet que el nitrogen és un dels principals elements de l’ADN, i per l’altra el nitrogen posseeix dos isòtops que poden ser distingits mitjançant tècniques de laboratori.

Tot i que el N¹⁴ és l’isòtop més abundant del nitrogen, l’ADN és també viable amb l’isòtop N¹⁵ el qual és més pesat. L’isòtop N¹⁵ no és radioactiu, només és més pesat que el nitrogen comú. El seu pes atòmic és 15 i no 14. Això comporta que les molècules de DNA sintetitzades amb N¹⁵ pesin més que les sintetitzades amb N¹⁴, fet que permet separar-les amb centrifugació utilitzant un medi que presenti un gradient de densitats, com el gradient en clorur de cesi CsCl (tècnica: centrifugació per gradient de densitat)

L’experiment que van realitzar va ser el següent:

1) Van cultivar bacteris E. coli en un medi que contenia N¹⁵ com a única font de nitrogen.

– El N¹⁵ s’incorpora a les bases nitrogenades; per tant, l’ADN passa a ser més pesat de l’habitual.

– Van cultivar moltes generacions de bacteris en N¹⁵ perquè els brins d’ADN continguessin N¹⁵. Van aïllar una part d’aquest ADN pesat.

2) Van prendre els bacteris cultivats en N¹⁵ i els van transferir a un mitjà que contenia N¹⁴.

– Van aïllar l’ADN de la 1a generació de bacteris ADN N¹⁵ cultivats en medi amb N¹⁴.

3) Van cultivar els bacteris durant dues generacions més i van aïllar l’ADN.

4) Van utilitzar la tècnica anomenada centrifugació per gradient de densitat, que permet separar entre si molècules d’ADN segons la seva densitat.

Després de la centrifugació de les diferents mostres, s’obtenien els següents resultats:

* La centrifugació de l’ADN de la primera generació donava lloc a una banda d’una densitat intermèdia. Això invalidava la hipòtesi conservativa.

*  La centrifugació de l’ADN de la segona generació donava lloc a dues bandes: un 50% d’ADN era de densitat intermèdia i l’altre 50% d’ADN era lleuger (14N). La centrifugació de l’ADN de la tercera generació donava lloc a dues bandes: un 25% d’ADN era de densitat intermèdia i l’altre 75% d’ADN era lleuger (14N).

Aquests resultats només eren possibles amb el model semiconservatiu de duplicació: quan l’ADN es replica una de les cadenes és nova i l’altra és una de les cadenes originals, que ha servit de patró.

Vull tornar a l’índex del tema

2.3. Enzims de la duplicació

ADN polimerases: Són els enzims que sintetitzen noves cadenes d’ADN utilitzant una cadena d’ADN com a plantilla. La primera polimerasa va ser descoberta per Arthur Kolbert l’any 1957 (que va compartir el premi Nobel amb l’espanyol Severo Ochoa l’any 1959)

Aquests enzims es desplacen al llarg de la cadena d’ADN motlle en el sentit 3’-5’ i catalitzen la incorporació, d’un a un dels nucleòtids (a partir de nucleòtids trifosfat) a l’extrem 3’ lliure d’una cadena d’ADN en creixement, per mitjà d’enllaços fosfodièster, entre l’OH de l’extrem 3’ i el grup fosfat 5’ del desoxiribonucleòtids que s’incorpora.

La cadena d’ADN nova se sintetitza en el sentit 5’-3’ i la seqüència és complementària de la seqüència de la cadena plantilla.

Les ADN-polimerases tenen les propietats següents:

* Sintetitzen ADN només en el sentit 5’-3’.

* Només poden afegir un nou desoxiribonucleòtid si existeix una cadena d’ADN preformada, però no poden començar una cadena d’ADN nova.

* Posseeixen capacitat exonucleasa tant en sentit 3’-5’ com a l’inrevés 5’-3’, fet que els permet eliminar els nucleòtids en tots dos sentits.

* Tenen capacitat de corregir errors que es puguin produir en la replicació, fet que els permet incrementar la fidelitat d’aquest procés.

• ARN polimerasa o primasa: enzim que sintetitza els iniciadors necessaris, petits fragments d’ARN que ofereixen un extrem 3′-OH lliure per tal que pugui actuar l’ADN polimerasa.
• Helicasa separa les dues cadenes, trencant els ponts d’hidrogen entre les BN.
• Topoisomerases mantenen les dues cadenes separades.
• DNA lligasa enzim que uneix extrems 3′-OH i fosfat adjacents dins d’una mateixa cadena, tot consumint ATP.

2.4. El procés de replicació de l’ADN

1- L’helicasa trenca els ponts d’hidrogen entre els dos filaments complementaris. La doble hèlix de DNA s’obre i les topoisomerases eviten el superenrotllament que es podria produir en anar-se separant les dues cadenes. Les proteïnes SSB estabilitzen les cadenes d’ADN, evitant que es pleguin o s’enrotllin de nou.

La replicació de l’ADN comença a regions especials de la molècula anomenades orígens de replicació.

A causa de la seva forma en Y, la regió de l’ADN en la qual s’està produint la replicació rep el nom de forqueta de replicació.

De fet, a partir d’un origen de replicació la síntesi és bidireccional en tots els organismes, de manera que tenim dues forquilles de replicació que van avançant en sentits oposats.

Als procariotes hi ha un sol origen de replicació, mentre que als organismes eucariotes hi ha molts, i les diverses forquilles de replicació van avançant fins que es troben amb una altra forquilla de replicació o amb l’extrem de la molècula.

2- Una ARN polimerasa sintetitza en sentit 5′-3′ una petita molècula d’ARN,  anomenat primer (iniciador o cebador).

3- El DNA polimerasa III es desplaça en sentit 3’-5’ pel filament motlle i va allargant, en sentit 5’-3’, la cadena afegint els desoxiribonucleòtids complementaris. Els nucleòtids s’hi incorporen seguint les regles d’aparellament A-T i G-C.

4- Un del filament que se sintetitza és de creixement continu i s’anomena filament conductor. Sobre l’altre filament de DNA motlle, que és antiparal·lel, se sintetitza petits fragments en sentit 5′-3′ anomenats fragments d’Okazaki, aquest filament creix de manera discontinua i s’anomena filament retardat.

5- La DNA polimerasa III acaba la síntesi de les noves cadenes complementàries amb cada filament del DNA que ha fet de motlle. Un dels nous filaments, el continu, està format per un primer (RNA) i DNA, mentre que l’altre filament és discontinu i conté molts fragments d’Okazaki formats cadascun per un primer i DNA.

6- L’ADN polimerasa I es desplaça per la cadena sintetitzada i retira el RNA i omple els espais buits amb desoxiribonucleòtids.

7- Finalment, l’ADN lligasa uneix els extrems dels fragments d’Okazaki i també els dos fragments de DNA del filament continu.

Vull tornar a l’índex del tema

3. DEL GEN A LA PROTEÏNA

El concepte de gen sovint no el tenim clar. Què és un gen? Quina definició té la biologia per a gen?

Un gen és una unitat d’informació hereditària situat en un locus determinat de l’ADN i que codifica per la síntesi d’una proteïna o un altre producte de la traducció gènica, com ARN.

En realitat és un fragment d’ADN, una seqüència de nucleòtids que un cop traduida donarà lloc a una proteïna.

Vull tornar a l’índex del tema

3.1. El concepte molecular de gen

La majoria dels gens són fragments de la molècula d’ADN que determinen la síntesi d’una proteïna, altres realitzen funcions reguladores.

Estructura dels gens en eucariotes: L’estructura dels gens en eucariotes és complexa. La seqüència de nucleòtids que constitueix un gen, i els mateixos gens entre si, no es disposen linealment en els cromosomes sinó espaiats per fragments d’ADN que no posseeixen informació que pugui ser transcrita.

En tot gen, a més, distingirem les següents regions:

– La regió promotora o promotor (P): La regió promotora és una porció de l’ADN situada al principi del gen i que, sense codificar cap aminoàcid, serveix perquè els enzims que realitzen la transcripció reconeguin el principi del gen.

– La regió codificadora (C): La regió codificadora és la part del gen que conté la informació per a la síntesi de la proteïna. A la regió codificadora existiran fragments d’ADN que no contenen informació: els introns, i fragments que sí que contenen informació: els exons. Considerant el bri 5 ‘-> 3’, el principi d’aquesta regió ve marcat per la seqüència de bases nitrogenades ATG i el final per una d’aquests tres triplets: TAA, TAG, TGA; triplets que s’anomenen d’aturada, sense sentit o seqüències stop.

– La regió terminadora o terminador (T): La regió terminadora. És una seqüència que marca el final de la transcripció, o sigui del gen. L’ADN es troba en el nucli cel·lular i la síntesi de proteïnes té lloc en el citoplasma, al hialoplasma concretament. És per això que la informació continguda en l’estructura primària de l’ADN ha de transcriure a una molècula d’ARN anomenada ARN missatger (ARNm). També se sintetitzen en el nucli l’ARNr i l’ARNt, necessaris per a la síntesi proteica.

Vull tornar a l’índex del tema

3.2 La transcripció

Els processos de síntesi d’ARN a partir l’ADN constitueixen la transcripció de la informació genètica. La transcripció té lloc a l’interior del nucli.

L’ARN té una cadena senzilla de nucleòtids. Aquests contenen ribosa i no desoxirribosa i hi ha una de les bases que difereix de les de l’ADN. En l’ARN, a diferència de l’ADN hi trobem uracil en comptes de timina (L’ARN mai no té timina).

Hi ha tres tipus d’ARN implicats en la síntesi de proteïnes: l’ARN missatger (ARNm), l’ARN de transferència (ARNt) i l’ARN ribosòmic (ARNr).

Com a requisits previs necessita:

a) Cadena d’ADN que actuï com a motlle. De les dues cadenes de nucleòtids que formen el gen, només una, l’anomenada motlle, es transcriu realment, mentre que l’altra, no ho fa.

b) Enzims. El procés està catalitzat per les ARN-polimerases. En els procariotes només hi ha una, mentre que en els eucariotes hi ha tres, les anomenades ARN-polimerases I (formació de l’ARNr), II (síntesi de tots els ARNm) i III (ARNt i ARNr de mida petita).

c) Ribonucleòtids trifosfat d’A, G, C i U. S’uneixen mitjançant un enllaç èster entre l’àcid fosfòric situat en la posició 5 ‘d’un ribonucleòtid trifosfat i el grup -OH situat en posició 3’ de l’últim ribonucleòtid de la cadena d’ARN en formació.

Característiques de la transcripció:

– Complementarietat: La seqüència de bases de l’ARN és complementària a la seqüència de l’hèlix codificadora. De manera que l’ARN polimerasa pren com a motlle l’ADN per sintetitzar ARN i segueix les regles de complementarietat, l’A de l’ADN aparella amb U de l’ARN, la G amb C, la C amb G i la T amb A.

– Sentit de la transcripció: La direcció en la qual les ARN polimerases sintetitzen ARN és sempre 5′ P – 3’OH, és a dir, l’ARN producte de la transcripció creix només en aquest sentit. La cadena de DNA es va llegint pels enzims responsables de la síntesi del RNAm des de l’extrem 3′ cap al 5′. Els ribonucleòtids es van unint, formant-se la cadena de RNAm en sentit 5′ -3′.

– Asimetria de la transcripció: l’asimetria de la transcripció vol dir que només es transcriu per a cada gen una de les dues hèlixs d’ADN, l’hèlix que es pren com a motlle per produir l’ADN se l’anomena hèlix codificadora o hèlix amb sentit i l’altra hèlix d’ADN, la qual no es transcriu, se la denomina hèlix estabilitzadora o hèlix sense sentit.

El lloc de l’ADN en el qual s’inicia la síntesi de l’ARNm, no és un lloc qualsevol seleccionat a l’atzar per l’enzim, per a cada gen o grup de gens en procariotes (operó), hi ha un lloc específic per a la iniciació de la síntesi de l’ARNm, aquest lloc s’anomena promotor.

El promotor, a més d’aportar un punt d’unió per a l’ARN polimerasa i determinar el punt en el qual s’inicia la transcripció, marca quina de les dues cadenes d’ADN es transcriu. Això és degut al fet que obliga a l’ARN polimerasa a unir-se en una orientació donada, per la qual cosa, un cop situat adequadament, l’enzim només pot transcriure una de les dues cadenes d’ADN, perquè la transcripció sols té lloc en el sentit 5’-3’. No sempre és transcrita la mateixa cadena d’ADN, sinó, que uns gens són transcrits a partir d’una de les cadenes d’ADN i d’altres ho són utilitzant l’altra cadena.

La transcripció consta de 4 fases: iniciació, elongació (allargament), finalització i maduració. Aquestes fases són diferents en procariotes i en eucariotes.

3.2.1. La transcripció en procariotes

Iniciació:

• L’ARN polimerasa, unida al factor de transcripció  (sigma), reconeix una zona del DNA anomenada promotor, que consisteix en unes determinades seqüències curtes de nucleòtids (TATAAT o TTGACA) a les que l’enzim s’uneix. Aquesta regió promotora es troba abans del punt d’inici de la transcripció.
• L’ARN polimerasa fa que la doble hèlix de DNA s’obri perquè es puguin incorporar els ribonucleòtids complementaris.

Elongació:

• Quan comença l’etapa d’elongació, el factor sigma se separa de l’ARN polimerasa i aquesta va avançant al llarg de la doble hèlix d’ADN desenrotllant-la.
• A mesura que avança, l’ARN polimerasa va afegint ribonucleòtids complementaris als de la cadena motlle, incorporant ribonucleòtids de G, C, O i A, on en l’ADN hi ha desoxiribonucleòtids de C, G, A i T, respectivament. L’enzim selecciona el ribonucleòtid trifosfat i l’uneix desprenent un grup pirofosfat (PPi).
• L’ARN polimerasa avança al llarg de la cadena de DNA i va llegint en sentit 3′- 5′, alhora va sintetitzant RNA en sentit 5’-3’.

Finalització:

• L’ARN polimerasa reconeix en el DNA uns senyals de terminació que indiquen el final de la transcripció. Aquest senyal és una seqüència determinada de nucleòtids, fet que dóna lloc a un bucle final que en provoca la separació de l’ADN. Aleshores, aquest torna a formar la doble hèlix i l’ARN-polimerasa se separa.
• Tancament de la bombolla i separació de la RNA polimerasa de l’ARN transcrit.

Maduració:

• És un procés que només es dóna quan es transcriuen ARNt i ARNr. La maduració no es dóna en ARNm.
• Quan es transcriu l’ADN que codifica els ARNt i ARNr es forma una molècula llarga anomenada transcrit primari que després sofreix un procés de tall i empalmament per donar els definitius ARNt o ARNr.

Vull tornar a l’índex del tema

3.2.2. Transcripció en eucariotes

Hi ha una polimerasa específica per cada ARN a sintetitzar: ARN polimerasa I pel ARNr, ARN polimerasa II pel ARNm i l’ARN polimerasa III pel ARNt (un truquillo per recordar-ho: ReMaTe)

Els gens són discontinus (fragmentats), és a dir, estan formats per introns (regions sense sentit) i exons (regions amb informació), de manera que sempre cal un proces de maduració en el qual s’eliminin les seqüències sense sentit o introns i s’empalmin les seqüències amb sentit o exons. Excepcionalment hi ha gens, com els de les histones, que no presenten introns.

Cal recordar que en els eucariotes el DNA està associat a histones i formen nucleosomes. S’ha observat que en gens que es transcriuen contínuament (com els del RNAr), el DNA sempre està estès, en altres sempre està, aparentment, en forma de nucleosomes, i en altres hi ha transició a la forma estesa tan sols durant la transcripció.

En el cas de la síntesi d’ARNm es distingeixen les etapes següents:

Iniciació:

• Un complex d’ARN polimerasa amb diversos factors de transcripció (FTs) s’uneixen al promotor; les dues cadenes de l’ADN són separades en aquesta àrea (bombolla de transcripció), per a permetre que l’ARN-pol sintetitzi un fragment curt d’ARN per aparellament amb el bri motlle.
• Els promotors són unes seqüències concretes de nucleòtids anomenades seqüències de consens. En eucariotes, la seqüència del promotor és la seqüència TATA, que és reconeguda per l’ARN-pol II, ajudada pels factors de transcripció.
• Una vegada format el complex de transcripció amb tots els elements que acabem de comentar comença la formació dels primers enllaços fosfodièster, que correspondran a l’extrem 5′-P de l’ARN naixent.
• Una vegada que la transcripció ha començat, alguns dels FTs romanen al promotor, altres romanen amb l’ARN pol II, i els restants són separats de l’ARN polimerasa.

Elongació:

• Quan comença l’etapa d’elongació, el factor sigma es separa de l’ARN polimerasa i aquesta va avançant al llarg de la doble hèlix d’ADN desenrotllant-la. A mesura que avança, l’ARN polimerasa va afegint ribonucleòtids complementaris als de la cadena motlle, incorporant ribonucleòtids de G, C, U i A, on en l’ADN hi hagi desoxiribonucleòtids de C, G, A i T, respectivament.
• El procés continua a raó d’uns quaranta nucleòtids per segon. A mesura que l’ARNpol  recorre el filament de DNA patró cap a l’extrem 5’, se sintetitza un filament d’RNA en direcció 5’ ? 3’.
• Exemple de transcripció:

Seqüència de DNA:       3’… TACGCATAT … 5’

Seqüència de RNAm:    5’… AUGCGUAUA … 3’

• En els eucariotes, després de la unió dels 30 primers ribonucleòtids s’afegeix a l’extrem 5′ una “caputxa” (cap-5′ o capping) formada per metilguanosin-trifosfat, que durant la traducció serà un senyal de reconeixement de l’inici de lectura.

Terminació:

• També l’ARN polimerasa reconeix en el DNA uns senyals de terminació diferents dels dels procariotes, i passat un temps, l’ARN polimerasa se separarà del DNA.
• Després actua un enzim, la poli-A polimerasa afegint una seqüència formada per uns 200 nucleòtids d’adenina (cua poli-A) en l’extrem 3’.
• S’acaba de formar el precursor de l’ARNm.

Maduració:

• • És més complexa que en els procariotes, ja que tenim introns (seqüències que es transcriuen i no es tradueixen), i exons (es transcriuen i es tradueixen).
  • Un complex molecular fa que els introns es corbin i formin un bucle. Després es produeix un tall d’aquest bucle i la unió dels exons per formar l’ARNm definitiu que ja pot sortir del nucli.

Vull tornar a l’índex del tema

3.3. La traducció

L’ARNm sintetitzat gràcies al procés de transcripció està llest per sortir al citoplasma. És una “fotocòpia” de baixa qualitat de l’ADN que queda guardat dins les membranes del nucli (en procariotes no, és clar).

La seqüència de nucleòtids d’aquest ARN missatger porta la informació per sintetitzar una proteïna. Només cal traduir aquesta informació: la seqüència de nucleòtids es tradueix a una seqüència d’aminoàcids determinada perquè existeix un codi, una mena de diccionari, per relacionar un aminoàcid amb una combinació de tres nucleòtids. Aquest codi és el que s’anomena codi genètic.

El codi genètic és una clau que fa correspondre la seqüència de nucleòtids de l’ARNm amb els aminoàcids de les proteïnes. Cada triplet de nucleòtids de l’ARNm codifica un aminoàcid.

Abans de continuar, molt recomanable la lectura de Un gen una proteina.

Vull tornar a l’índex del tema

3.3.1. El codi genètic

Un dels grans misteris, un cop descobert l’ARNm, era comprendre com la informació de l’ADN es transformava en una seqüència d’aminoàcids en un polipèptid. Sorgeix la necessitat d’un codi genètic  que estableixi la relació entre la informació de l’ARNm (sobre la base de 4 nucleòtids amb bases diferents) i el llenguatge de les proteïnes (escrit amb 20 aminoàcids diferents).

La interpretació de la clau genètica, és a dir, la relació que hi ha entre la seqüència de nucleòtids i la seqüència d’aminoàcids, es va aconseguir a partir, en d’altres, dels descobriments següents:

• El 1955, Severo Ochoa i Grunberg-Manago van aïllar l’enzim polinucleòtid fosforilasa, capaç de sintetitzar RNAm sense necessitat de model i a partir de qualsevol tipus de nucleòtids que hi hagués al medi. Així, a partir d’un medi en el qual tan sols hi havia UDP, se sintetitzava un RNAm en el qual únicament es repetia UMP, l’anomenat poli-U (-UUUUUU-).
• El 1961, Nirenberg va disposar una sèrie de vint tubs amb els vint aminoàcids proteics en cadascun. A cada tub hi havia un aminoàcid diferent marcat amb C14. A tots i cadascun dels tubs va afegir el poli-U i tots els elements necessaris per a la síntesi proteica. Va observar que tan sols apareixia un polipèptid radioactiu al tub on s’havia marcat la fenilalanina. A partir d’un poli-C en va identificar la colinearitat amb la prolina. A partir d’un poli-G no va obtenir resultats satisfactoris i a partir d’un poli-A va obtenir un polímer de lisines.
• Com que tan sols hi ha quatre tipus de nucleòtids i cal sintetitzar vint tipus d’aminoàcids, la colinearitat no es podia establir d’un en un, ni entre doblets de nucleòtids (42 = 16 ).

La resposta va venir d’un físic, G. Gamow, que va calcular que amb tres bases (triplet) combinades de totes maneres possibles i podent-se repetir, s’obtenien 64 (4³ = 64) combinacions possibles o triplets, més que suficients perquè cada triplet codifiqués un aminoàcid i a més hi hagués triplets d’inici i terminació.

• Posteriorment, i amb mescles proporcionades de diferents ribonucleòtids difosfat, es va acabar de deduir la clau genètica i es va confirmar que la col·linearitat es devia establir entre els triplets de nucleòtids i els aminoàcids.

La traducció: L’ARNm sintetitzat gràcies al procés de transcripció està llest per sortir al citoplasma. És una “fotocòpia” de l’ADN que queda guardat dins les membranes del nucli (en procariotes no, és clar).

La seqüència de nucleòtids d’aquest ARN porta la informació per sintetitzar una proteïna. Només cal traduir aquesta informació: la seqüència de nucleòtids es tradueix a una seqüència d’aminoàcids determinada perquè existeix un codi, una mena de diccionari, per relacionar un aminoàcid amb una combinació de tres nucleòtids. Aquest codi és el que s’anomena codi genètic.

El codi genètic és una clau que fa correspondre la seqüència de nucleòtids de l’ARNm amb els aminoàcids de les proteïnes. Cada triplet de nucleòtids de l’ARNm codifica un aminoàcid.

El codi genètic té una sèrie de característiques:

• És universal. És a dir, la interpretació dels codons per aminoàcids és igual en totes les cèl·lules; des dels bacteris fins a l’home, tots “llegeixen” de la mateixa manera els gens. Només hi ha algunes excepcions en uns pocs triplets en mitocondris i alguns protozous.
• No és ambigu, ja que cada triplet té el seu propi significat.
• Tots els triplets tenen sentit, bé codifiquen un aminoàcid o bé indiquen terminació de lectura.
• Està degenerat, ja que hi ha diversos triplets per a un mateix aminoàcid, és a dir, hi ha codons sinònims. Això representa un avantatge, ja que encara que es produís un error en la còpia d’un nucleòtid, podria seguir la colinearitat entre el triplet i l’aminoàcid. D’altra banda, si només hi hagués vint triplets amb sentit, un simple error d’un triplet probablement el convertiria en un triplet sense sentit, i així s’interrompria la biosíntesi. Amb la clau actual simplement hi ha un aminoàcid diferent i això, tret que pertanyi al centre actiu d’un enzim, no és perillós.
• No té solapament, és a dir, els triplets no comparteixen bases nitrogenades.
• És unidireccional, ja que els triplets es llegeixen en el sentit 5′-3′.

Les cèl·lules descodifiquen l’ARNm llegint els seus nucleòtids en grups de tres, coneguts com codons. A continuació, algunes característiques dels codons:

• La majoria dels codons especifiquen un aminoàcid.
• Tres codons de “terminació” marquen la fi d’una proteïna.
• Un codó “d’inici”, AUG, marca el començament d’una proteïna i a més codifica per l’aminoàcid metionina.

Els codons en un ARNm es llegeixen durant la traducció; es comença amb un codó d’inici, i es segueix fins a arribar a un codó de terminació. Els codons d’ARNm es llegeixen de 5 ‘a 3’ i especifiquen l’ordre dels animoácidos en una proteïna de N-terminal (metionina) fins a C-terminal.

IMPORTANT: El que es representa en el codi genètic són els triplets de l’ARNm anomenats codons, els quals són complementaris dels anticodons dels diferents ARNt (ARN de transferència), els quals són els autèntics traductors en emprar aquest codi, ja que en una part porten un anticodó i, depenent d’aquest, s’uneixen a un aminoàcid específic.

L’ARNt presenta una estructura terciària en forma de L, amb quatre “braços” en forma de trèvol en la seva estructura secundària. Són forquilles i bucles formats gràcies a l’aparellament entre bases. El correcte plegament de l’ARNt és indispensable per dur a terme les seves funcions.

La unió de l’aminoàcid a l’ARNt es produeix gràcies als enzims aminoacil-ARNt-sintetases. Hi ha un aminoacil-ARNt-sintetasa per a cada aminoàcid. Aquests enzims són les veritables protagonistes de la traducció ja que col·loquen l’aminoàcid correcte en l’ARN de transferència amb l’anticodó específic per a aquest aminoàcid. Aquests enzims són en realitat les que canvien el codi de nucleòtids (anticodó) a codi d’aminoàcids i per tant són els elements clau de la traducció.

La seva funció és captar aminoàcids i transportar-los als ribosomes, tot col·locant-los en el lloc indicat per la seqüència de l’ARNm.

Els ARNt tenen una estructura en forma de fulla de trèvol amb diversos llocs funcionals:

– Braç acceptor (extrem 3′): lloc d’unió a l’aminoàcid. Conté sempre la seqüència ACC.

– Braç D o DHU (dihidrouracil): lloc d’unió a l’enzim aminoacil ARN-t sintetasa o enzims encarregats d’unir un aminoàcid al seu corresponent ARN-t. El bucle D conté un senyal de reconeixement específic per a un dels 20 enzims anomenats aminoacil-ARNt sintetasa, la funció és unir un dels 20 aminoàcids possibles a la seqüència CCA de l’extrem de l’ARNt.

– Braç T o T?C (te, psi, ce): lloc d’enllaç al ribosoma.

– Llaç de l’anticodó: l’anticodó és una seqüència de 3 parells de bases complementària a la seqüència de l’ARN missatger (codó). Aquesta seqüència anticodó s’unirà al ribosoma a l’ARN missatger col·locant l’aminoàcid que transporta en posició apropiada per unir-se a la cadena de pèptids que donarà lloc a la proteïna, seguint el patró d’ARNm.

El procés de formació de proteïnes o traducció es subdivideix en 4 etapes:

a) Fase d’activació de l’ARNt

Cada molècula d’ARNt s’uneix a un aminoàcid, a l’extrem 3′, per l’acció de l’enzim aminoacil-ARNt-sintetasa, el qual consumeix energia que pren de l’ATP, formant-se un aminoacil-ARNt.

La unió de l’aminoàcid al seu ARNt específic es duu a terme entre el seu grup carboxil (—COOH) i el radical — OH de l’extrem 3′ de l’ARNt. Les cèl·lules contenen un aminoacil-ARNt-sitetasa diferent per a cada aminoàcid (és a dir 20).

Els enzims aminoacil-ARNt-sintetases tenen un paper clau en el procés de traducció, perquè determinen quin aminoàcid s’uneix a un determinat ARNt. Aquests enzims, a més de ser altament específics, són capaços de corregir errors: si un aminoàcid inapropiat s’ha unit a l’ARNt, s’activa un mecanisme d’autocorrecció i es talla l’enllaç entre ells.

b) Fase d’iniciació

En el complex ribosomal es diferencien tres llocs d’unió o centres:

• El centre peptidil o centre P, on se situa el primer aminoacil-RNAt;
• El centre acceptor o centre A, on se situen els aminoacils-RNAt següents;
• El centre de sortida o centre E on se situa l’RNAt sense aminoàcid.

La subunitat més petita del ribosoma s’uneix a un ARNm en un punt proper al codó AUG, que funciona com a senyal d’inici. El primer ARNt, que presenta l’anticodó 3’…UAC…5’ i porta en el seu extrem 3′ l’aminoàcid metionina (en procariotes formilmetionina -fMet-) arriba a unir-se.

El conjunt format per la subunitat menor de ribosoma, ARNm i ARNt constitueixen el complex d’iniciació, al qual s’uneix la subunitat gran del ribosoma, i així es forma el complex ribosomal o complex actiu per poder continuar la lectura del missatge de l’ARNm.

La iniciació de la síntesi presenta algunes diferències entre procariotes i eucariotes. En les cèl·lules procariotes l’ARNm fins i tot abans d’acabar-se la síntesi, ja es comença a traduir. En les eucariotes, l’ARNm se sintetitza al nucli i abans de sortir experimenta un procés de maduració. A l’extrem 5’ porta una caputxa constituïda per una metilguanosinatrifosfat, que permet que els ribosomes la identifiquin, i a continuació es troba l’anomenada regió líder, que no es tradueix. L’ARNm, si és prou llarg, pot ser traduït per uns quants ribosomes alhora, un rere l’altre. Si s’examinen amb el microscopi electrònic, s’observa una mena de rosari de ribosomes que s’anomena poliribosoma.

c) Fase d’elongació

Al centre A arriba el segon aminoacil-ARNt. Aquest pas necessita que l’ARNt carregat s’associï amb un factor d’elongació i energia procedent de GTP (guanosina trifosfat). Sols podrà col·locar-se l’ARNt que tingui l’anticodó complementari al codó exposat al lloc A. Una vegada col·locat l’ARNt el factor d’elongació s’allibera.

El radical carboxil de l’aminoàcid iniciador (metionina) s’uneix amb el radical amino de l’aminoàcid següent per mitjà d’un enllaç peptídic. L’enzim peptidil-transferasa catalitza aquesta unió. Així doncs, el centre P queda ocupat per un ARNt sense aminoàcid.

Aleshores es produeix la translocació ribosomal: el ribosoma es desplaça tres nucleòtids (un codó) al llarg de l’ARNm en direcció 5’–3.

Aquest desplaçament s’acompanya pel moviment de l’ARNt amb el dipèptid del lloc A al lloc P i el moviment de l’ARNt descarregat del lloc P al lloc E, on és alliberat i abandona el ribosoma.

Una vegada el pepditil-ARNt s’ha mogut al lloc P per translocació, el lloc A queda disponible per a l’entrada d’un nou ARNt carregat i el cicle torna a començar.

Aquest procés necessita energia, que aporta un GTP, unes proteïnes anomenades factors d’elongació, i es repeteix en cada un dels codons següents fins a formar tot el polipèptid.

d) Finalització de la síntesi

La finalització passa quan apareix en l’ARNm un codó sense sentit o de parada.

Només hi ha tres codons amb aquesta funció (UAG, UAA, UGA) sobre els quals no s’acobla cap aminoacil-ARNt, però sí que és reconegut per factors proteics d’alliberament que es col·loquen en el lloc A; de manera que la síntesi del polipèptid s’acaba, aquest es deixa anar i les dues subunitats del ribosoma se separen. L’ARN missatger queda lliure i pot ser llegit de nou. De fet, és molt freqüent que abans que finalitzi una proteïna ja estigui començant una altra, amb la qual cosa, una mateixa molècula d’ARN missatger, està sent utilitzada per diversos ribosomes simultàniament.

A mesura que la cadena polipeptídica es va sintetitzant, aquesta va adoptant una determinada estructura secundària i terciària mitjançant els enllaços per pont d’hidrogen i els enllaços disulfur, respectivament.

Després d’acabar la traducció, hi ha proteïnes enzimàtiques que ja són actives i d’altres que necessiten eliminar alguns aminoàcids per ser-ho. Alguns enzims necessiten associar-se a ions o a coenzims per ser eficaços. Les proteïnes poden estar constituïdes per una cadena polipeptídica o per diverses subunitats. Les subunitats poden ser iguals o desiguals, segons si provenen del mateix gen o de gens diferents.

I una presentació en mode resum: