24.5 La iniciación involucra el apareamiento de bases entre el ARNm y el ARNr 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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La iniciación involucra el apareamiento de bases entre el ARNm y el ARNr Conceptos clave  

Un sitio de iniciación en el ARNm bacteriano consiste de un codón de iniciación AUG precedido por el hexámero polipurina Shine-Dalgarno de ~10 bases río arriba. El ARNr de la subunidad ribosomal 30S bacteriana tiene una secuencia complementaria que aparea sus bases con la secuencia Shine-Dalgarno durante la iniciación.

La señal para la iniciación de una cadena polipeptídica es un codón de iniciación especial que marca el inicio del marco de lectura. Usualmente el codón de iniciación es el triplete AUG, pero en bacterias que GUG o UUG pueden también ser usados. Un ARNm contiene muchos tripletes AUG, así que, cómo es reconocido el codón de iniciación correcto al proveerse el punto de inicio para la traducción? Los sitios donde se inicia la traducción en el ARNm pueden ser identificados uniendo el ribosoma al ARNm bajo condiciones de bloqueo de la elongación de tal manera que el ribosoma permanezca en el sitio de iniciación. Cuando la ribonucleasa es añadida al complejo de iniciación bloqueado, todas las regiones del ARNm fuera del ribosoma son degradadas, pero aquellas realmente unidas a él están protegidas, como se ilustra en la figura 24.12. Los fragmentos protegidos pueden ser recuperados y caracterizados. Las secuencias de iniciación protegidas por ribosomas bacterianos son ~30 bases de largo. Los sitios de unión a ribosoma de diferentes ARNm bacterianos muestran dos características comunes:  

El codón de iniciación AUG (o menos frecuentemente, GUG o UUG) está siempre incluido dentro de la secuencia protegida. Aproximadamente 10 bases río arriba del codón AUG está una secuencia que corresponde a parte o todo el hexámero: 5’ … A G G A G G … 3’

Este tramo polipurina es conocido como secuencia Shine-Dalgarno. Es complementaria a la secuencia altamente conservada cerca del extremo 3’ del ARNr 16S. (El alcance de la complementariedad difieren con los ARNm individuales y se puede extender desde una secuencia elemental de cuatro bases GAGG hasta una secuencia de bases extendiéndose más allá de cada extremo del examen). Escrita en dirección reversa, la secuencia del ARNr es el hexámero: 3’ … U C C U C C … 5’ Se aparea la secuencia Shine-Dalgarno con su complemento en el ARNr durante la unión del ARNm ribosoma? Las mutaciones de cualquier secuencia demuestran su importancia en la iniciación. Las mutaciones puntuales en la secuencia Shine-Dalgarno pueden evitar que un ARNm sea traducido. Además, la introducción de mutaciones en la secuencia complementaria en el ARNr es eliminatoria para la célula y cambia el patrón de traducción. La confirmación decisiva de la reacción de apareamiento de bases es que una mutación en la secuencia Shine-Dalgarno de un ARNm puede ser suprimida por una mutación en el ARNr que restaura el apareamiento de bases. La secuencia en el extremo 3’ del ARNr está conservada en los procariotas y eucariotas, excepto que en todos los eucariotas hay una eliminación de una secuencia de cinco bases CCUCC que es el complemento principal de la secuencia Shine-Dalgarno. No parece haber apareamiento de bases

entre el ARNm eucariótico y el ARNr de 18S. Esta es una diferencia activa en los mecanismos de iniciación. En bacterias, una subunidad 30S se une directamente al sitio de unión del ribosoma. Como resultado, el complejo de iniciación forma una secuencia circundante al codón de iniciación AUG. Cuando el ARNm es policistrónico (ver la sección posterior en este capítulo titulada El ciclo del ARN mensajero bacteriano), cada región codificante inicia con un sitio de unión a ribosoma. La naturaleza de la expresión génica bacteriana indica que la traducción de un ARNm bacteriano policistrónico procede secuencialmente a través de sus cistrones. En el momento en el que los ribosomas se unen a la primera región codificante, las regiones codificantes subsecuentes aún no han sido transcritas. Cuando el segundo sitio del ribosoma esté disponible, la traducción a través del primer cistrón está muy avanzada. Lo que sucede entre las regiones codificantes depende del ARNm policistrónico individual. En la mayoría de los casos, los ribosomas probablemente se unen independientemente al principio de cada cistrón. La serie más común de eventos se ilustra en la figura 24.13. Cuando la síntesis del primer polipéptido termina, los ribosomas dejan al ARNm y disocian sus subunidades. Entonces un nuevo ribosoma debe ensamblarse en la siguiente región codificante y comenzar la traducción del siguiente cistrón. En algunos ARNm bacterianos policistrónicos, la traducción entre cistrones adyacentes está unida directamente, debido a que los ribosomas darán acceso al codón de iniciación del segundo cistrón conforme ellos completan la traducción del primer cistrón. Esto requiere que el espacio entre las dos regiones codificantes sea pequeño. Puede depender de la alta densidad de ribosomas, o la yuxtaposición de los sitios de terminación e iniciación podría permitir la omisión de algunos eventos intercistrónicos usuales. Un ribosoma se extiende físicamente sobre ~30 bases de ARNm, de tal manera que puede contactar simultáneamente un codón determinación y el siguiente sitio de iniciación si ellos estuvieran separados por solamente unas cuantas bases....