24.15 Los codones de terminación son reconocidos por los factores proteína PDF

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Traducción a cargo del Dr. Victor Vega Villa del libro Genes IX 2. (Krebs JE. GENES XI. 11th ed. Burlington, MA, US.: Jones & Bartlett Learning; 2013)...

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Los codones de terminación son reconocidos por los factores proteína Conceptos clave     

Los codones de terminación son reconocidos por factores proteína de liberación, no por aminoacil-ARNt. Las estructuras clase 1 de los factores de liberación (RF1 y RF2 en E. coli) se asemejan al aminoacil-ARNt-EF-Tu y a EF-G. Los factores de liberación clase 1 responden a codones de terminación específicos e hidrolizan el enlace polipéptido-ARNt. Los factores de liberación clase 1 son asistidos por los factores de liberación clase 2 (tal como RF3) que depende de GTP. El mecanismo es similar en bacterias (las cuales tienen dos tipos de factores de liberación clase 1) y eucariotas (los cuales solamente tienen un factor de liberación clase 1).

Dos etapas están involucradas en la terminación de la traducción. La reacción de terminación en si misma involucra la liberación de la cadena de proteína del último ARNt. La reacción de post terminación involucra la liberación del ARNt y el ARNm y la disociación del ribosoma en sus subunidades. Ninguno de los codones de terminación está representado por un ARNt. Ellos funcionan de una manera completamente diferente respecto de otros codones y son reconocidos directamente por factores proteína. (La reacción no depende del reconocimiento codón-anticodón, por tanto, no parece haber razón particular acerca del por qué esta requiera una secuencia triplete. Esto refleja presumiblemente la evolución del código genético). Los codones de terminación son reconocidos por los factores de liberación clase I (RF). En E. coli, dos clases de factores de liberación I son específicos para diferentes secuencias. RFI reconoce a UAA y UAG; RF2 reconoce UGA y a UAA. Los factores actúan en el sitio ribosómico A y requieren polipéptido-tRNA en el sitio P. Los factores actúan en el sitio ribosómico A y requieren el polipeptidil-ARNt en el sitio P. Los RF están presentes en niveles mucho más bajos que los factores de iniciación o elongación; Hay ~600 moléculas de cada uno por célula, equivalente a un RF por 10 ribosomas. En un tiempo probablemente sólo hubo un único factor de liberación que reconoció todos los codones de terminación, los cuales evolucionaron posteriormente en dos factores con enlaces acelerados para codones particulares. En eucariotas, sólo hay un factor de liberación de clase I, llamado eRF. La eficacia con la que los factores bacterianos reconocen sus codones blanco está influenciada por las bases en el lado 3'. Los factores de liberación de clase I son asistidos por factores de liberación de clase 2, que no son codón específicos. Los factores de clase 2 son proteínas de unión a GTP. En E. coli, el papel del factor de clase 2, RF3, es liberar el factor de clase I del ribosoma. RF3 es una proteína de unión a GTP que está relacionada con los factores de elongación. Aunque el mecanismo general de terminación es similar en procariotas y eucariotas, las interacciones entre los factores de clase 1 y clase 2 tienen algunas diferencias. Los factores de clase I RFI y RF2 reconocen los codones de terminación y activan el ribosoma para hidrolizar el peptidil ARNt. La escisión del polipéptido a partir del ARNt tiene lugar por una

reacción análoga a la transferencia de peptidilo habitual, excepto que el aceptor es H20 en lugar del aminoacil-ARNt. En este punto RFI o RF2 se libera del ribosoma por el factor de clase 2, RF3, que está relacionado con EF-G. RF3-GDP se une al ribosoma antes de que se produzca la reacción de terminación, y el GDP se reemplaza por GTP. Esto permite que RF3 entre en contacto con el centro GTPasa del ribosoma, donde éste hace que RFI o RF2 se libere cuando la cadena polipeptídica se termina. RF3 se asemeja a los dominios de unión a GTP de EF-Tu y EF-G, y RFI y RF2 se asemejan al dominio C-terminal de EF-G, que imita al ARNt. Esto sugiere que los factores de liberación utilizan el mismo sitio que es usado por los factores de elongación. La figura 24.32 ilustra la idea básica de que todos estos factores tienen la misma forma general y se unen al ribosoma sucesivamente en el mismo sitio (básicamente el sitio A o una región que se superpone extensamente con él). El factor de liberación eucariótico clase 1, eRF1, es una proteína única que reconoce los tres codones de terminación. Su secuencia no está relacionada con los factores bacterianos. Puede terminar la traducción in vitro sin el factor de clase 2, eRF2, aunque eRF2 es esencial en la levadura in vivo. La estructura de eRF1 sigue un tema familiar: La FIGURA 24.33 muestra que consiste en tres dominios que imitan la estructura del tRNA. Un motivo esencial de tres aminoácidos, GGQ, se expone en la parte superior del dominio 2. Su posición en el sitio A corresponde a la ubicación habitual de un aminoácido sobre un aminoacilARNt. Esto lo posiciona para usar la glutamina (Q) a la posición H20 para sustituir el aminoácido del aminoacil-ARNt en la reacción de transferencia del peptidilo. La figura 24.34 compara la reacción de terminación con la reacción usual de transferencia de péptidos. La terminación transfiere un grupo hidroxilo del H20, hidrolizando así efectivamente el enlace péptido-ARNt. Las mutaciones en los genes RF reducen la eficiencia de la terminación, como se ve por una mayor capacidad para continuar la traducción pasado el codón de terminación. La sobreexpresión de RF1 o RF2 aumenta la eficiencia de la terminación en los codones en los que actúa. Esto sugiere que el reconocimiento de codones por RF1 o RF2 compite con los aminoacil-ARNt que erróneamente reconocer los codones de terminación. Los factores de liberación reconocen sus secuencias diana de manera muy eficiente. La reacción de terminación libera el polipéptido completado, pero deja un ARNt desacilado y el ARNm todavía está asociado con el ribosoma. La figura 24.35 muestra que la disociación de los componentes restantes (ARNt, ARNm, subunidades 30S y 50S) requiere el factor de reciclaje ribosómico (RRF). RRF actúa junto con EF-G en una reacción que utiliza la hidrólisis de GTP. En cuanto a los otros factores implicados en la liberación, RRF tiene una estructura que imita al ARNt, excepto que carece de un equivalente para la región 3' que se une a aminoácido. También se requiere IF-3. RRF actúa sobre la subunidad 50S y IF-3 actúa para eliminar el ARNt desacilado de la subunidad 30S. Una vez que las subunidades se han separado, IF-3 sigue siendo necesario, por supuesto, para evitar su reasociación. La FIGURA 24.36 compara las homologías funcionales y de secuencia de los factores de traducción procariótico y eucariótico....