La síntesis de proteínas es el proceso más intensivo y finamente regulado del metabolismo celular. En el corazón de esta maquinaria se encuentra la enzima peptidil transferasa, el centro catalítico del ribosoma responsable de crear el enlace peptídico que une aminoácidos y da lugar a la cadena polipeptídica. En este artículo repasamos qué ocurre durante la traducción, la importancia de esta enzima y cómo podemos aprovechar este conocimiento en biotecnología y formulación de ingredientes.
¿Qué es la síntesis de proteínas?
La síntesis de proteínas es el ensamblaje secuencial de aminoácidos en un ribosoma a partir de la información codificada en un ARNm. Consta de tres fases principales:
- Inicio: el ribosoma reconoce el sitio de inicio en el ARNm, se posiciona el tRNA iniciador en el sitio P y se establece el marco de lectura.
- Elongación: entran secuencialmente aminoacil-tRNAs al sitio A. La enzima peptidil transferasa cataliza la formación del enlace peptídico entre el péptido en el sitio P y el aminoácido en el sitio A. Tras cada reacción, el ribosoma transloca un codón y el péptido en crecimiento pasa de A a P.
- Terminación: al llegar a un codón de parada, los factores de liberación promueven la hidrólisis del peptidil-tRNA, se libera la proteína y se recicla el ribosoma.
Importancia de la enzima peptidil transferasa
La enzima peptidil transferasa consiste en una actividad catalítica del ARN ribosómico localizada en la subunidad grande. Su función central es formar el enlace peptídico mediante una reacción de transesterificación entre el grupo amino del aa-tRNA en A y el carbonilo del peptidil-tRNA en P. ¿Por qué es tan importante en este proceso?
- Velocidad y productividad: determina la tasa de elongación y, por tanto, el rendimiento proteico de la célula o del bioproceso.
- Fidelidad indirecta: aunque el reconocimiento codón-anticodón ocurre en la subunidad pequeña.
- Evolución y universalidad: la conservación estructural del PTC subraya su antigüedad evolutiva y su rol como núcleo de la maquinaria de traducción.
Al optimizar esta etapa clave de la traducción, aumentamos la eficiencia y calidad en la producción de proteínas, péptidos y enzimas que habilitan rutas selectivas y sostenibles para obtener ingredientes y compuestos bioactivos de alto valor
Síntesis de proteínas: Mecanismo catalítico
- Acomodación: el aa-tRNA correctamente emparejado en el sitio A rota y se coloca con precisión.
- Activación nucleofílica: el grupo α-amino del aa-tRNA en A actúa como nucleófilo y ataca el carbonilo del éster en el peptidil-tRNA.
- Estado de transición: el PTC estabiliza el intermedio tetraédrico mediante redes de puentes de hidrógeno y posicionamiento estérico; iones como Mg²⁺ contribuyen a la estabilización.
- Resolución: se transfiere el péptido al tRNA en A, se libera el tRNA desacetilado del sitio P y el ribosoma transloca.
- Ciclo: la repetición del ciclo de elongación alarga la cadena peptídica hasta el codón stop.
Estructura y bases moleculares: enzima peptidil transferasa
- Arquitectura del PTC: cavidad densamente estructurada del rRNA donde convergen los extremos 3’ de los tRNAs en sitios P y A. Las bases del rRNA delimitan el entorno catalítico.
- Tunel de salida: canal que guía la cadena naciente hacia el exterior; su microambiente influye en la pausa traduccional y la interacción con macrólidos.
- Conservación y variación: la topología del PTC es altamente conservada entre bacterias, arqueas, eucariotas y ribosomas mitocondriales; existen diferencias sutiles que explican la selectividad de antibióticos y fenómenos de resistencia.
Aplicaciones prácticas: formulación y procesos
Un control preciso de la síntesis de proteínas y, en particular, de la actividad de la enzima peptidil transferasa durante la elongación, tiene un impacto directo en la cantidad, pureza y funcionalidad de proteínas y péptidos que sirven para desarrollar ingredientes y compuestos bioactivos de alto valor.
