Traducción

Qué es la traducción genética

Si la transcripción copia el mensaje de un gen manteniendo el mismo alfabeto de bases nitrogenadas, la traducción hace algo cualitativamente distinto: cambia de idioma. Pasa de una secuencia de nucleótidos a una secuencia de aminoácidos, dos repertorios químicos sin parecido entre sí. Es, literalmente, un acto de traducción entre lenguajes moleculares.

La palabra procede del latín traductio, -ōnis, derivada de traducere: trans- («al otro lado», «a través de») y ducere («conducir»). En biología molecular, la metáfora recoge con fidelidad lo que ocurre: la información «se conduce» desde el lenguaje de cuatro bases del ARN mensajero hasta el lenguaje de veinte aminoácidos de las proteínas. Para hacer esa conversión, la célula necesita un diccionario —el código genético— y una maquinaria física donde ejecutar el montaje.

Esa maquinaria es el ribosoma, una partícula compuesta de ARN ribosómico y decenas de proteínas que existe en dos subunidades separadas hasta que un ARN mensajero las recluta. En 1961, Marshall Nirenberg y Heinrich Matthaei realizaron en los National Institutes of Health un experimento que abrió la puerta al desciframiento del código: añadieron un ARN mensajero sintético formado exclusivamente por uracilo (poli-U) a un sistema de traducción libre de células y obtuvieron una cadena de fenilalanina pura. Por primera vez se podía asignar un codón concreto —UUU— a un aminoácido concreto. A lo largo de los cinco años siguientes, Nirenberg, Har Gobind Khorana y Robert W. Holley completaron la tabla del código genético, trabajo por el que compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1968.

El ribosoma como banco de montaje

La traducción se divide en tres fases —inicio, elongación y terminación—, pero la simetría del esquema no debe ocultar que cada una funciona con lógicas muy distintas.

En el inicio, la subunidad menor del ribosoma (40S en eucariotas, 30S en bacterias) se asocia con factores de iniciación y escanea el ARN mensajero hasta localizar el codón de inicio AUG, que codifica metionina. Solo entonces se une la subunidad mayor (60S o 50S) para formar el ribosoma completo, con sus tres sitios funcionales: el sitio A (aminoacil), donde entra cada nuevo aminoacil-ARNt; el sitio P (peptidil), que sostiene la cadena en crecimiento; y el sitio E (exit), por donde sale el ARNt ya descargado. El gasto energético de este primer paso no es menor: cada verificación de apareamiento codón-anticodón consume GTP.

Durante la elongación, el ribosoma avanza de tres en tres nucleótidos por el ARN mensajero. En el sitio A, un aminoacil-ARNt presenta su anticodón; si el emparejamiento es correcto, la peptidil-transferasa —una actividad catalítica que reside en el propio ARN ribosómico, no en una proteína— forma el enlace peptídico entre el aminoácido recién llegado y la cadena existente. A continuación, el ribosoma se desplaza un codón hacia el extremo 3' del mensajero (translocación), movimiento que requiere otra molécula de GTP y el factor de elongación EF-G (o eEF-2 en eucariotas). En bacterias, el ribosoma incorpora entre 15 y 20 aminoácidos por segundo; en células humanas la velocidad baja a unos 5-6, lo que convierte la traducción en un proceso considerablemente más lento que la transcripción.

La terminación llega cuando el sitio A se encuentra con uno de los tres codones de parada: UAA, UAG o UGA. Ningún ARNt reconoce esos tripletes. En su lugar, proteínas llamadas factores de liberación ocupan el sitio A, y la peptidil-transferasa hidroliza el enlace entre la cadena terminada y el último ARNt. El polipéptido recién sintetizado se desprende del ribosoma y comienza su plegamiento —a menudo con ayuda de chaperonas— hacia la conformación tridimensional que le conferirá actividad biológica.

Traducción simultánea y coste energético

Un mismo ARN mensajero puede ser leído por varios ribosomas a la vez, formando lo que se denomina polisoma o polirribosoma. En células con alta demanda de proteínas —reticulocitos que fabrican hemoglobina, por ejemplo— es habitual observar decenas de ribosomas enfilados sobre un solo mensajero, cada uno produciendo su propia copia de la proteína. Este mecanismo multiplica la eficacia sin necesidad de acumular más copias de ARN mensajero.

Fabricar una proteína tiene un coste energético elevado. Cada enlace peptídico consume al menos cuatro enlaces fosfato de alta energía (dos de GTP y dos implícitos en la carga del aminoacil-ARNt por la sintetasa correspondiente). Para una proteína de 300 aminoácidos, la factura ronda los 1.200 enlaces fosfato. No es casual que entre el 30 % y el 50 % de la energía total de una célula bacteriana en fase de crecimiento se destine a la traducción.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el término «traducción» en biología molecular?

Del latín traducere, «conducir al otro lado». La biología molecular lo adoptó porque el proceso convierte un mensaje escrito en el lenguaje de nucleótidos en otro escrito en el lenguaje de aminoácidos: no es una copia dentro del mismo código, como la transcripción, sino un verdadero cambio de idioma molecular.

¿Es lo mismo traducción que síntesis de proteínas?

Casi, pero no del todo. La traducción designa estrictamente el paso del ARN mensajero a la cadena de aminoácidos. La síntesis de proteínas, en sentido amplio, incluye también el plegamiento posterior, las modificaciones postraduccionales (fosforilación, glicosilación, corte proteolítico) y el transporte a su destino final. El término «traducción» acota la fase ribosomal del proceso.

¿Cuántos aminoácidos por segundo incorpora un ribosoma humano?

Entre 5 y 6. Las bacterias son más rápidas —de 15 a 20 aminoácidos por segundo— porque sus ribosomas son más pequeños (70S frente a 80S) y su regulación traduccional es menos compleja.

¿Qué ocurre cuando un ribosoma encuentra un codón de parada?

Depende del organismo, pero el esquema general es el mismo: ningún ARNt lleva un anticodón complementario a UAA, UAG o UGA. Factores de liberación —proteínas, no ácidos nucleicos— se insertan en el sitio A del ribosoma y estimulan la hidrólisis del enlace entre el péptido terminado y el último ARNt. Las dos subunidades del ribosoma se separan y pueden reciclarse para iniciar una nueva ronda de traducción.

Referencias

1. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Traducción — Glosario de genética.
2. MedlinePlus Genetics. ¿Qué son las proteínas y qué es lo que hacen?.
3. Manual MSD, versión para público general. Genes y cromosomas.
4. MedlinePlus Genetics. ¿Cómo los genes dirigen la producción de proteínas?.