7.17B: El complejo de iniciación y la tasa de traducción

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El primer paso de la traducción es el ensamblaje de ribosomas, el cual requiere factores de iniciación.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Discutir cómo los eucariotas ensamblan ribosomas en el ARNm para comenzar la traducción

Claves para llevar

Puntos Clave

Los componentes involucrados en el ensamblaje del ribosoma se reúnen con la ayuda de proteínas llamadas factores de iniciación que se unen a la subunidad ribosómica pequeña.
El ARNt iniciador se utiliza para localizar el codón de inicio AUG (el aminoácido metionina) que establece el marco de lectura para la cadena de ARNm.
El GTP portado por eIF2 es la fuente de energía utilizada para cargar el ARNt iniciador portado por la subunidad ribosómica pequeña en el codón de inicio correcto en el ARNm.
El GTP transportado por eIF5 es la fuente de energía para ensamblar las subunidades ribosómicas grandes y pequeñas juntas.

Términos Clave

marco de lectura: cualquiera de los tres posibles tripletes de codones en los que se podría transcribir una secuencia de ADN
fosforilación: la adición de un grupo fosfato a un compuesto; a menudo catalizada por enzimas

Ensamblaje de ribosomas y tasa de traducción

Al igual que la transcripción, la traducción está controlada por proteínas que se unen e inician el proceso. En la traducción, antes de que pueda comenzar la síntesis de proteínas, se tiene que completar el ensamblaje de ribosomas. Este es un proceso de varios pasos.

En el ensamblaje de ribosomas, las subunidades ribosómicas grandes y pequeñas y un ARNt iniciador (ARNt _i) que contiene el primer aminoácido de la cadena polipeptídica final se unen en el codón de inicio de la traducción en un ARNm para permitir que comience la traducción. Primero, la subunidad ribosómica pequeña se une al ARNt _i que transporta metionina en eucariotas y arqueas y porta N-formil-metionina en bacterias. (Debido a que el ARNt _i porta un aminoácido, se dice que está cargado). A continuación, la subunidad ribosómica pequeña con el ARNt _i cargado todavía se une escanea a lo largo de la cadena de ARNm hasta que alcanza el codón de inicio AUG, lo que indica dónde comenzará la traducción. El codón de inicio también establece el marco de lectura para la cadena de ARNm, que es crucial para sintetizar la secuencia correcta de aminoácidos. Un cambio en el marco de lectura da como resultado una traducción incorrecta del ARNm. El anticodón en el ARNt _i luego se une al codón de inicio mediante apareo de bases. El complejo que consiste en ARNm, ARNt _i cargado y la subunidad ribosómica pequeña se une a la subunidad ribosómica grande, la cual completa el ensamblaje del ribosoma. Estos componentes se unen con la ayuda de proteínas llamadas factores de iniciación que se unen a la subunidad ribosómica pequeña durante la iniciación y se encuentran en los tres dominios de la vida. Además, la célula gasta energía GTP para ayudar a formar el complejo de iniciación. Una vez que se completa el ensamblaje del ribosoma, el ARNt _i cargado se posiciona en el sitio P del ribosoma y el sitio A vacío está listo para el siguiente aminoacil-ARNt. La síntesis de polipéptidos comienza y siempre avanza desde el extremo N hasta el extremo C, llamado dirección N-a-C.

En eucariotas, varias proteínas del factor de iniciación eucariota (EIF) ayudan en el ensamblaje de ribosomas. El factor de iniciación eucariota 2 (eIF-2) es activo cuando se une al trifosfato de guanosina (GTP). Con GTP unido a él, la proteína eIF-2 se une a la pequeña subunidad ribosómica 40S. A continuación, el ARNt iniciador cargado con metionina (Met-ARNt _i) se asocia con el complejo ribosómico GTP-eIF-2/40s, y una vez que todos estos componentes están unidos entre sí, se les llama colectivamente el complejo 43S.

Los factores de iniciación eucariotas eIF1, eIF3, eIF4 y eIF5 ayudan a llevar el complejo 43S a la tapa 5′-m ⁷ G de un ARNm que se traduzca. Una vez unido a la tapa 5′ m ⁷ G del ARNm, el complejo 43S comienza a desplazarse por el ARNm hasta que alcanza el codón AUG de inicio al inicio del marco de lectura del ARNm. Las secuencias alrededor del AUG pueden ayudar a asegurar que se use el AUG correcto como codón de iniciación en el ARNm.

Una vez que el complejo 43S está en el AUG de inicio, el TRNAI-met se posiciona sobre el AUG. El anticodón en los parajes de bases de ARNt _i-Met con el codón AUG. En este punto, el GTP unido a eIF2 en el complejo 43S se hidroliza a GDP + fosfato, y se libera energía. Esta energía se utiliza para liberar el eIF2 (con GDP unido a él) del complejo 43S, dejando la subunidad ribosómica 40S y el ARNt _i-Met en el sitio de inicio de la traducción del ARNm.

A continuación, eIF5 con GTP unido se une a la subunidad ribosómica 40S complejada con el ARNm y el ARNt _i-Met. El eIF5-GTP permite que la subunidad ribosómica grande 60S se una. Una vez que llega la subunidad ribosómica 60S, eIF5 hidroliza su GTP unido a GDP + fosfato, y se libera energía. Esta energía potencia el ensamblaje de las dos subunidades ribosómicas en el ribosoma 80S intacto, con TrNAI-met en su sitio P, mientras que también se alinea con el codón AUG de iniciación en el ARNm. La traducción está lista para comenzar.

La unión de eIF-2 a la subunidad ribosómica 40S está controlada por fosforilación. Si eIF-2 está fosforilado, experimenta un cambio conformacional y no puede unirse a GTP. Por lo tanto, el complejo 43S no puede formarse adecuadamente y se impide la traducción. Cuando el eIF-2 permanece sin fosforilar, se une a la subunidad ribosómica 40S y traduce activamente la proteína.

imagen — Figura: **Complejo de iniciación de la traducción**: La expresión génica puede ser controlada por factores que se unen al complejo de iniciación de la traducción.

La capacidad de ensamblar completamente el ribosoma afecta directamente la velocidad a la que se produce la traducción. Pero la síntesis de proteínas también está regulada en varios otros niveles, incluyendo la síntesis de ARNm, la síntesis de ARNt, la síntesis de ARNr y la síntesis del factor de iniciación eucariota. La alteración en cualquiera de estos componentes afecta la velocidad a la que puede ocurrir la traducción.

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