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BIO Q UÍMICA
TERCERA EDICIÓN
Libro de Texto con Aplicaciones Clínicas
Thomas M. Devlin
Editorial Reverté, S.A.
Volumen 2
713
CAPÍ TULO
17
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: TRADUCCIÓN Y 
M ODIFICACIONES POSTRADUCCIÓN
Doh n Glit z
17.1 VISIÓN GENERAL 714
17.2 COMPONENTES DEL APARATO DE TRADUCCIÓN 714
El RNA m en sajero es el portador de la in form ación presen te
en el DNA 714
La biosín tesis de proteín as se realiza en los ribosom as 715
El RNA de tran sferen cia actúa com o m olécula traductora bilin güe 717
El código gen ético em plea un alfabeto n ucleotíd ico de cuatro
letras 718
Los codon es del m RNA son palabras de tres letras 718
Pun tuación 719
Las in teraccion es codón –an ticodón perm iten la lectura del m RNA 719
“Descifrado” del código gen ético 720
Mutacion es 721
La am in oacilación del RNA de tran sferen cia act iva los am in oácidos 
para la sín tesis de proteín as 721
Especificidad y fidelidad de las reaccion es de
am in oacilación 722
17.3 BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS 724
La traducción es d ireccion al y colin eal con el m RNA 724
El in icio de la sín tesis de proteín as es un proceso com plejo 725
El alargam ien to es un proceso secuen cial de form ación de en laces 
peptíd icos 727
La term in ación de la sín tesis polipeptíd ica require un codón de 
term in ación 733
La traducción t ien e un coste en ergético sign ificativo 733
La sín tesis proteica en la m itocon dria d ifiere ligeram en te de la
sín tesis citoplasm ática 733
Algun os an tibiót icos y toxin as in h iben la biosín tesis de proteín as 733
17.4 MADURACIÓN DE LAS PROTEÍNAS: MODIFICACIÓN,
SECRECIÓN Y DESTINO A LOS ORGÁNULOS 735
Las proteín as para exportación siguen la ru ta secretora 735
La glucosilación de proteín as t ien e lugar en el retícu lo
en doplasm ático y en el aparato de Golgi 736
17.5 BIOGÉNESIS DE ORGÁNULOS Y MARCAJE DE DESTINO
DE CIERTAS PROTEÍNAS 739
La distribución de las proteín as destin adas a los lisosom as
tien e lugar en la ru ta secretora 739
La im portación de proteín as por la m itocon dria requiere señ ales
específicas 742
La distribución h acia otros orgán ulos tam bién requiere señ ales
específicas 742
17.6 OTRAS MODIFICACIONES POSTRADUCCIÓN DE LAS
PROTEÍNAS 743
La biosín tesis de la in su lin a im plica un proceso de proteólisis
parcial 743
La proteólisis con duce a la act ivación de zim ógen os 743
Los am in ioácidos pueden ser m odificados tras su in corporación a
las proteín as 744
La biosín tesis del colágen o precisa m uch as m odificacion es 
postraducción 746
Form ación del procolágen o en el retícu lo en doplasm ático
y aparato de Golgi 746
Maduración del colágen o 747
17.7 REGULACIÓN DE LA TRADUCCIÓN 748
17.8 DEGRADACIÓN Y RECAMBIO DE PROTEÍNAS 750
La digest ión in tracelu lar de algun as proteín as t iene lugar en
los lisosom as 750
La ubiqu it in a es un m arcador en la proteólisis depen dien te de ATP 751
BIBLIOGRAFÍA 753
PREGUNTAS 754
RESPUESTAS 755
APLICACIONES CLÍNICAS
17.1 Mutación sust itu t iva: h em oglobin a 721
17.2 En ferm edades de los codon es term in adores 722
17.3 Talasem ia 722
17.4 Mutacion es en el RNA ribosóm ico m itocon drial causan la 
sordera in ducida por an tibiót icos 734
17.5 En ferm edad de las célu las I 740
17.6 Hiperproin su lin em ia fam iliar 743
17.7 Ausen cia de m odificacion es postraducción : deficien cia
m últ ip le de su lfatasas 746
17.8 Defectos en la sín tesis de colágen o 749
17.9 Deleción de un codón , m odificación postraducción
in correcta y degradación prem atura de la proteín a:
la fibrosis quíst ica 752
ori
VP2
VP3
VP1
t Antígeno
T Antígeno
728 � 17: SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: TRADUCCIÓN Y M ODIFICAC IONES POSTRADUCCIÓN
FIGURA 17.8
Pasos del alargam ien to en la sín tesis de proteínas eucarió ticas. 
(a) Se m uestra el prim er ciclo de alargam ien to. El paso 1 m uestra el com plejo de in icio com pleto con el m etion il tRNAi
Met en el sit io P del 80S. En el
paso 2 se h a colocado un am in oacil tRNA en el sit io A ribosóm ico con la part icipación de EF-1α. El cam bio en la form a de EF-1α es un reflejo del cam -
bio de con form ación después de la h idrólisis del GTP. En el paso 3 se h a form ado ya el prim er en lace peptíd ico, el n uevo peptid il tRNA ocupa un a
sit io h íbrido A/P en el ribosom a y el brazo aceptor desacilado del tRNAi
Met es desplazado al sit io E de la subun idad gran de. 
E P A
E P A
E P A
E
P
A
5�
3�
EF-1α
EF-1α
GTP
GTP
GDP
EF-2
EF-2
GDP
(Paso 3)
(Paso 4)
(Paso 2)
(Paso 1)
5�
3�
5�
3�
5�
3�
+ Pi
Met
Met
Met
Met
17.4 M ADURACIÓN DE LAS PROTEÍNAS: M ODIFICACIÓN, SEC RECIÓN Y DESTINO A LOS ORGÁNULOS � 735
la traducción y con duce a la liberación de peptid il-purom icin a. El cloran fen ico l in h ibe
directam en te a la peptid il t ran sferasa por un ión al cen tro act ivo; n o se da tran sferen cia,
y el peptid il-tRNA perm an ece un ido al ribosom a. La etapa de tran slocación con stituye
tam bién un a dian a poten cial. El an t ibiót ico m acrólido eritrom icina in terfiere con la
tran slocación en ribosom as procariót icos. La tran slocación eucariót ica se ve in h ibida
por un a toxin a proteica de Corynebacterium diphterial (tox ina diftérica ), a través de un
m ecan ism o m edian te el cual la toxin a se un e a la m em bran a celu lar, y un a subun idad
pen etra en el citop lasm a y cataliza la ADP-ribosilación e in act ivación del EF-2, tal com o
m uestra la reacción sigu ien te:
La un ión de la fracción ADP-ribosa al EF-2 se efectúa sobre un a h ist id in a específica
m odificada en un a etapa postraducción , con ocida com o diftam ida. La próxim a sección
trata los acon tecim ien tos postraducción .
Existe un tercer grupo de toxin as que atacan al rRNA. La ricina (del ricin o) y varias
toxin as relacion adas son N-glucosidasas que cortan un a ún ica aden in a en el rRNA de la
subun idad m ayor. El ribosom a se in act iva por este dañ o aparen tem en te m en or. Un a
toxin a, la �-sarcina, corta el rRNA de la subun idad m ayor en un ún ico pun to e in act iva
de form a parecida al ribosom a. Algun as cepas de E. coli atacan a otras bacterias m edian te
la producción de toxin as extracelu lares, com o la colicina E3, que es un a ribon ucleasa
que corta el RNA 16S en un ún ico pun to cercan o a la secuen cia de un ión al m en sajero
y la región de descodificado; de esta form a in act iva la subun idad e in terrum pe la
sín tesis proteica en célu las com petidoras.
17.4 MADURACIÓN DE LAS PROTEÍNAS: MODIFICACIÓN, SECRECIÓN Y DESTINO A 
LOS ORGÁNULOS
Algun as proteín as em ergen del ribosom a preparadas para ejercer in m ediatam en te su
fun ción . Much as otras, sin em bargo, deben experim entar un a gran variedad de m odifi -
caciones postraducción. Tales m odificacion es pueden dar lugar a su con versión en
un a form a fun cion al, su traslado a un com part im ien to subcelu lar específico, su secre-
ción al exterior de la célu la o a un a alteración en su act ividad o estabilidad. La in form a-
ción que determ in a el dest in o postraducción de un a proteín a reside en su estructura, es
decir, la secuen cia de am in oácidos y la con form ación polipeptíd ica determ in an si un a
proteín a servirá com o sustrato para un en zim a m odificador o la iden tifican para ser
trasladada a un a localización subcelu lar o extracelu lar.
Las proteínas para exportación siguen la ruta secre tora
Las proteín as destin adas a ser exportadas se sin tetizan en ribosom as un idos a la m em bran a
del retículo en doplasm atico rugoso (figura 17.12). El ribosom a n o es capaz de iden tificar a
la proteín a que va a ser sin tetizada, con lo que el in icio y alargam ien to com ien zan en ribo-
som as libres en el citosol. Las proteín as de la ruta secretora tien en un un péptido señal
h idrófobo, n orm alm en te en el extrem o am in o o cerca de él. No existe un a ún ica secuen cia
de péptido señ al, aun que sus característicasin cluyen un extrem o N cargado positiva-
m en te, un n úcleo h idrófobo con 8–12 am in oácidos h idrófobos y un segm en to C-term in al
m ás polar que fin alm en te sirve com o lugar de corte para la escisión del péptido señ al.
El péptido señ al de 15–30 am in oácidos em erge del ribosom a al prin cip io de la
sín tesis polipeptíd ica. A m edida que surge del ribosom a, se un e a un a partícula de
reconocim ien to de señal (SRP) citop lasm ática (véase figura 17.13). La SRP es un a par-
t ícu la alargada com puesta por seis proteín as dist intas, m ás un a m olécula de RNA
pequeñ a (7S) que sirve de arm azón . La un ión de la SRP detien e la sín tesis de la proteín a
y el ribosom a se desplaza h acia el retícu lo en doplasm ático. Allí la SRP recon oce y se
un e a un receptor de SRP o “proteína de anclaje” localizada en la cara citoplasm ática
de la m em bran a del retícu lo en doplasm ático, m edian te un a reacción que requiere la
FIGURA 17.11
La purom icin a (derech a) in terfiere con la
sín tesis de proteín as al fun cion ar com o
un an álogo del am in oacil-tRNA, en este
caso t irosil-tRNA (izquierda) en la reac-
ción de la peptid ilt ran sferasa.
NH2
N
N
N
N
OCH2OtRNA
O OH
C
O
CHH2N
CH2
OH
Extremo 3' del tirosil tRNA
N
N
N
N
CH3CH3
NH OH
O
N
HOCH2
C
O
CHH2N
CH2
OCH3
Puromicina
EF-2 + NAD+ ADP-ribosil EF-2 + n icot in am ida + H+
(act ivo) (in act ivo)
17.4 M ADURACIÓN DE LAS PROTEÍNAS: M ODIFICACIÓN, SEC RECIÓN Y DESTINO A LOS ORGÁNULOS � 737
proteín as o célu las. La glucosilación de proteín as puede im plicar la adición de un os
pocos residuos de glúcidos, o la form ación de gran des caden as de oligasacáridos ram ifi-
cados. Los sit ios y t ipos de glucosilación vien en determ in ados por la presen cia de
am in oácidos y secuen cias apropiados sobre la superficie de la proteín a, y por la d ispon i-
bilidad de en zim as y sustratos para llevar a cabo las reaccion es de glucosilación .
La glucosilación de proteín as se realiza por m edio de un a gran variedad de glucosil-
transferasas, algun as de las cuales se en cuen tran en la tabla 17.9. Un cen ten ar de en zi-
m as dist in tos pueden catalizar esta reacción , aun que el m ecan ism o básico es sim ilar
para todos: un azúcar es tran sferido desde un sustrato dador act ivado h asta un receptor
apropiado, gen eralm en te otro residuo de azúcar que form a parte de un oligosacárido
que está sien do con stru ido. Los en zim as pueden m ostrar tres t ipos de especificidad: por
el m on osacárido tran sferido, por la estructura y secuen cia de la m olécula aceptora, y
por el sit io y con figuración del en lace form ado.
Un a clase de glucoproteín as posee azúcares un idos al n itrógen o de los grupos am ida
de residuos de asparagin a, por un proceso con ocido com o N-glucosilación. El an t ibió-
t ico tun icam icina, que im pide la N-glucosilación , h a sido un a h erram ien ta valiosa
para la elucidación de la ru ta biosin tét ica. La form ación de oligosacáridos con en laces
N em pieza en la luz del retícu lo en doplasm ático, y con tin úa después con el tran sporte
de la proteín a al aparato de Golgi. Se requiere un a secuen cia específica de glucosilación ,
Asn -X-Th r (o Ser), en la que X puede ser cualqu ier am in oácido, excepto prolin a o ácido
aspárt ico, para llevar a cabo la N-glucosilación . No todas las secuen cias Asn -X-Th r/Ser
son glucosiladas, ya que algun as de ellas pueden n o estar d ispon ibles debido a la con -
form ación adoptada por la proteín a.
La biosín tesis de los oligosacáridos con en lace N em pieza con la sín tesis de un in ter-
m ediario un ido a un líp ido (fig. 17.14). El fosfato de do lico l (estructura en la pág.
350), situado en la superficie citoplasm ática de la m em bran a del retícu lo en doplasm á-
t ico sirve com o aceptor glucosilo de la N-acetilglucosam in a. El GlcNAc-pirofosforil
dolicol es un aceptor para la glucosilación secuen cial y la form ación de un (Man )5(Glc-
NAc)2-p irofosforil dolicol ram ificado en la cara citoplasmática de la m em bran a. Tras la
reorien tación de este in term ediario h acia la superficie lum in al de la m em bran a del ER,
se añ aden secuen cialm en te cuatro m an osas y tres residuos de glucosa adicion ales para
gen erar el in term ediario com pleto. Este oligosacárido fin alizado es tran sferido desde su
tran sportador dolicol a un residuo de asparagin a del polipéptido a m edida que este
ú lt im o surge de la m em bran a del retícu lo en doplasm ático. Así, la N-glucosilación se
lleva a cabo cotraduccionalm en te, es decir, a m edida que la proteín a es siten t izada, y
de ah í que pueda afectar al p legam ien to de la proteín a.
La m odificación de oligosacáridos por la glucosidasas im plica la elim in ación de
algun os residuos de azúcar de la estructura recién tran sferida. Den tro de la luz del retí-
cu lo en doplasm ático rugoso, los residuos de glucosa, requeridos para la tran sferen cia
del oligosacárido desde su tran sportador dolicol, son secuen cialm en te elim in ados, así
com o un residuo de m an osa. Tales alteracion es m arcan a la glucoproteín a para ser
tran sportada h acia el aparato de Golgi, don de puede sufrir cortes posteriores por gluco-
sidasas. Tam bién pueden añ adirse azúcares adicion ales por un a gran variedad de gluco-
TABLA 17.9 Glucosiltransferasas de las células eucarióticas.
Azúcar transferido Abreviatura Dadores Glucosiltransferasas
Man osa
Galactosa
Glucosa
Fucosa
N-Acetilgalactosam in a
N-Acetilglucosam in a
Ácido N-acetiln euram ín ico
( o ácido silíaco)
Man
Gal
Glc
Fuc
GalNAc
GlcNAc
NANA o NeuNAc
SA
GDP-Man
Dolicol-Man
UDP-Gal
UDP-Glc
Dolicol-Glc
GDP-Fuc
UDP-GlcNAc
UDP-GlcNAc
CMP-NANA
CMP-SA
Man osiltran sferasa
Galactosiltran sferasa
Glucosiltran sferasa
Fucosiltran sferasa
N-Acetilgalactosam in iltran sferasa
N-Acetilglucosam in iltran sferasa
N-Acetiln euram in iltran sferasa
(Sialitran sferasa)
17.7 REGULACIÓN DE LA TRADUCCIÓN � 749
APLICACI ÓN CLÍNICA 17.8
Defectos en la síntesis de colágeno
Síndrome de Ehlers–Danlos, tipo IV
El sín drom e de Eh lers–Dan los es un grupo de al m en os 10 en ferm e-
dades que son dist in guibles por criterios clín icos, gen éticos y bioquí-
m icos, pero que t ien en todas ellas en com ún sín tom as de debilidad
estructural en el tejido con jun tivo. Los problem as com un es están
relacion ados con fragilidad e h iperexten sibilidad de la p iel, y con
h iperm ovilidad en las art icu lacion es. Esta debilidad es resu ltado de
defectos en la estructura del colágen o. Por ejem plo, el sín drom e de
Eh lers–Dan los del t ipo IV está causado por defectos en la estructura
del colágen o del t ipo III, que es part icu larm en te im portan te en la
piel, arterias y órgan os h uecos. En tre las característ icas se cuen ta un a
piel fin a y tran sparen te, a través de la cual se ven fácilm en te las
ven as, m orados m arcados y, a veces, un a aparien cia de en vejeci-
m ien to en las m an os y en la p iel. Los problem as clín icos surgen a
part ir de un a rotura arterial, perforación in test inal y ruptura del
ú tero duran te el em barazo o el parto. El tratam ien to qu irúrgico es
difícil debido a la fragilidad t isu lar. El defecto básico del sín drom e de
Eh lers–Dan los t ipo IV parece ser debido a cam bios en la estructura
prim aria de las caden as de t ipo III. Esto es el resu ltado de un a m uta-
ción pun tual que con duce a la sust itución de los residuos de glicin a
y a la alteración de la trip le h élice del colágen o, adem ás de ign orarse
algun os exon es, lo que da lugar a un acortam ien to del polipéptido y
resulta en un a secreción in eficien te, en un a dism in ución de la estabi-
lidad térm ica del colágen o y en un a form ación an ormal de las fibri-
llas de colágen o del t ipo III. En algun as ocasion es el colágen o t ipo III
se acum ula en el retícu lo en doplasm ático rugoso, se m odifica en
exceso y se degrada m uy len tam ente.
Supert i-Furga, A., Gugler, E., Gitzelm an n , R., y Steim an n , B. Eh lers–Dan llos
syn drom e type IV: a m ult i-exon delet ion in on e of the two COL3A1 alleles
affect in g structure, stability, an d processin g of type III procollagen . J. Biol.
Chem. 263:6226, 1988.
Osteogénesis imperfecta
La osteogén esis im perfecta es un grupo de al m en os cuatro en ferm e-
dades dist in guibles por criterios clín icos, gen éticos y quím icos, que
se caracteriza por fracturas m últ ip les que dan lugar a deform acion es
óseas. Existen diversas varian tes que resultan de mutacion es que dan
lugar a caden as α(I) m odificadas. En el ejem plo m ás claro, un a m uta-
ción por deleción causa la ausen cia de un grupo de 84 am in oácidos
en la caden a α1(I). Estas caden as α1(I) acortadas logran sin tet izarse
gracias a que la m utación con serva el m arco de lectura origin al. Las
caden as cortas α1(I) se asocian con caden as α1(I) n orm ales y con
caden as α2(I) im pidien do de esta m an era la form ación n orm al de la
trip le h élice, lo que da lugar a la degradación de todas las caden as,
un fen óm en o que bien podría llam arse “su icid io proteico”. Tres
cuartas partes de las m oléculas de colágen o t ien en al m en os, un a
caden a corta (defect iva) de colágen o α1(I), am plificán dose el efecto
de este gen en h eterocigosis. Otras form as de osteogén esis im perfecta
son el resu ltado de m utacion es pun tuales que sust ituyen un a de las
glicin as por algún am in oácido. Ya que la glicin a t ien e que en cajar en
el in terior de la trip le h élice de colágen o, estas sust itucion es desesta-
bilizan esta h élice.
Barsh , G. S., Roush , C. L., Bon adio, J., Byers, P. H., y Gelin as, R. E. In tron m edia-
ted recom bin ation causes an α(I) collagen delet ion in a leth al form of osteoge-
n esis im parfecta. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:2870, 1985.
Escorbuto y síntesis de hidroxiprolina
El escorbuto se produce por deficien cias de ácido ascórbico en la
dieta. La m ayor parte de los an im ales pueden sin tetizarlo a part ir de
la glucosa, pero el ser h um an o h a perdido este m ecan ism o en zim á-
t ico. En tre otros problem as, la deficien cia en ácido ascórbico causa
un a dism in ución de la sín tesis de h idroxiprolin a debido a que la pro-
lil h idroxilasa requiere ácido ascórbico. La h idroxiprolin a propor-
cion a átom os adicion ales capaces de form ar puen tes de h idrógen o
que estabilizan la trip le h élice de colágen o. El colágen o con un a can -
t idad in suficien te de h idroxiprolin a p ierde estabilidad térm ica resul-
tan do m en os estable que el colágen o n orm al a la temperatura
corporal. Las m an ifestacion es clín icas resu ltan tes son eviden tes y
com pren sibles: supresión del crecim ien to óseo ordenado en los
n iñ os, un a cicatrización in eficien te y un a fragilidad capilar elevada
con el resu ltado de h em orragias, part icu larm en te en la p iel. La defi-
cien cia grave de ácido ascórbico con duce en segun do lugar a un a dis-
m in ución en la velocidad en la sín tesis de colágen o.
Cran don , J. H., Lun d, C. C., y Dill, D. B. Experim en tal h um an scurvy. N. Engl. J.
Med. 223:353, 1940.
Deficiencia de lisil hidroxilasa
En el sín drom e de Eh lers–Dan los t ipo IV existe un a deficien cia en la
lisil h idroxilasa. El resu ltado es la sín tesis de los colágen os de t ipo I y
III de la p iel con un m en or con ten ido de h idroxilisin a, con lo que el
en trecruzam ien to en tre las fibrillas de colágen o es m en os estable.
Aun que puede producirse un cierto grado de en trecruzam ien to en tre
lisin a y al-lisin a, éste n o es lo suficien tem en te estable y n o m adura
tan rápidam en te com o lo h acen los en trecruzam ien tos en tre
h idroxilisin as. Adem ás, se añ aden residuos de glúcidos a la h idroxili-
sin a, aun que la fun ción de los m ism os es descon ocida. Las caracterís-
t icas clín icas in cluyen un a m arcada h iperexten sibilidad de la p iel y
las art icu lacion es, cicatrización difícil, y deformidades m úsculo-
esquelét icas. Algun os pacien tes con esta form a del sín drom e de
Eh lers–Dan los t ien en un a form a m utan te de lisil h idroxilasa con un a
con stan te de Mich aelis para el ácido ascórbico m ayor que el en zim a
n orm al. En con secuen cia estos pacien tes respon den a dosis elevadas
de ácido ascórbico.
Pin n ell, S. R., Kran e, S. M., Ken zora, J. E., y Glim ch er, M. J. A h eritable d isorder
of con n ective t issue: Hydroxilysin e-deficien t collagen disease. N. Engl. J. Med.
286:1013, 1972.
Síndrome de Ehlers–Danlos, tipo VII 
En el sín drom e de Eh lers–Dan los t ipo IV la p iel se magulla fácil-
m en te y es h iperexten sible, pero las m an ifestacion es m ás im portan -
tes son la d islocación de las prin cipales art icu lacion es com o la
cadera y la rodilla. La laxitud de los ligam en tos es debido a la elim i-
n ación in com pleta del propéptido am in o term in al de las caden as de
procolágen o. Un a varian te de esta en ferm edad es el resu ltado de la
deficien cia de la procolágen o N-proteasa. Un a deficien cia sim ilar se
observa en la en ferm edad autosóm ica recesiva llam ada derm atopa-
raxis del gan ado bovin o y ovin o y gatos, en la que la fragilidad de la
piel es tran extrem a que puede llegar a ser letal. En otras varian tes las
caden as de proα1(I) y proα2(I) p ierden los am in oácidos del sit io de
corte debido a un salto en un exón de los gen es. Esto im pide la
rotura n orm al por la procolágen o N-proteasa.
Cole, W. G., Ch an , W., Ch am bers, G. W., Walker, I. D., y Batem an , J. F. Delet ion
of 24 am in o acids from de proα(I) ch ain of type I procollagen in a patien t with
th e Eh lers–Dan los syn drom e type VII. J. Biol. Chem. 261:5496, 1986.
(continúa)