Una proporción significativa de nuestra información genética codificada en el ADN se expresa en una célula viva como proteínas. Para sintetizar una proteína, esta información debe convertirse de la secuencia de nucleótidos al lenguaje de aminoácidos. El proceso de decodificación esllamada traducción, e involucra la molécula de ácido nucleico distinta, el ARN mensajero ARNm, el "portador temporal" de la información, que es una copia de un gen en particular. Una máquina molecular especial, el ribosoma, se mueve a lo largo del ARNmy lee tripletes de nucleótidos. Cada triplete codifica un aminoácido particular.
Es desafiante que los nucleótidos de ARNm simplemente se sigan entre sí, y el ribosoma debe determinar el lugar para comenzar a leer. Si el primer triplete para decodificar se elige incorrectamente, el ribosoma comienza a sintetizar la proteína incorrecta, lo que sería inútil o inclusotóxico para la célula.
Escaneo y deslizamiento
"Para resolver este problema hay un mecanismo especial: exploración ribosómica", dice Ilya Terenin, coautora de la investigación. "Primero, la pequeña subunidad ribosómica, precargada con proteínas especiales, se une al extremo del ARNm que puede considerarse como una "fotocopia" de lo que se registra en el ADN: es como una guía para el ensamblaje de la molécula de proteína. Luego, el ribosoma comienza a moverse a lo largo del ARNm escaneando los nucleótidos como en una cinta transportadora.el punto de partida es el triplete AUG "uracil-adenine-guanine". Cuando el ribosoma encuentra uno, detiene el escaneo y comienza el ensamblaje de la proteína. Anteriormente se pensaba que un reconocimiento AUG es el punto final del proceso, lo que conduce al comienzo dela síntesis de proteínas desde esta posición particular, pero ahora esto no parece ser siempre el caso "
Cuando la subunidad pequeña se encuentra con el codón AUG, puede comenzar a ensamblar la molécula de proteína iniciar la traducción, o no. Depende de qué conjunto de proteínas auxiliares esté disponible en este momento. Estas proteínas especiales se denominan factores de iniciación eucariota eIF. eIF2, por ejemplo, es uno de los factores más importantes para los eucariotas organismos con células que contienen un núcleo, incluidos los humanos. eIF2 trae el primer "bloque de construcción" de cualquier proteína - aminoácido metionina.En el proceso de iniciación, la subunidad ribosómica grande se une a la pequeña. Cuando todos los componentes están en la célula en cantidades suficientes, se produce la hidrólisis descomposición de la molécula de trifosfato de guanosina GTP, que sirve como señal para la unión de la subunidad ribosómica grande yinicio consecuente de la traducción. La molécula de GTP está unida al factor de traducción eIF2, pero el eIF2 no puede hidrolizar GTP por sí mismo, y es hora de que otra proteína auxiliar, eIF5, suba al escenario. La disponibilidad de eIF5 es whdetermina si GTP está hidrolizado o no.
"Resultó que si esta hidrólisis no ocurre, la pequeña subunidad ignora el codón AUG reconocido y se desliza hacia abajo, como si nada hubiera pasado. Llamamos a este fenómeno recién descubierto" deslizándose "", resume Sergey Dmitriev.
Desplazamiento familiar
Lo anterior puede explicarse a través de la siguiente analogía. La pequeña subunidad del ribosoma se puede ver como una hermana menor inquieta, que se despierta temprano en la mañana y quiere tocar su set de Meccano para sintetizar proteínas a partir de "bloques de construcción"," aminoácidos.
Su subunidad grande es su hermana mayor, que conoce las reglas del juego y, en contraste con la más joven, puede leer la guía para ensamblar moléculas hermosas y complejas, pero no quiere levantarse tan temprano después de la noche anteriorPero se da cuenta de que la hermana menor llorará si no juega con ella y recuerda que ayer prometió unirse al juego, por lo que razonablemente establece múltiples alarmas codones AUG.
Sin embargo, como todas las personas que activan múltiples alarmas, rara vez se levanta después del primer timbre, ignorando así la primera señal de AUG. Para que se levante, uno necesita cocinar sus panqueques favoritos para el desayuno hidrolizar GTP, de modo quesu olor atraería a los somnolientos debajo de una acogedora manta. Papá eIF2 generalmente se levanta temprano, incluso ya compró la harina GTP encuadernado, pero su única experiencia culinaria es hervir huevos. Pero la mamá eIF5 sabe cómo hacerlo.cocinar panqueques y, por lo tanto, el éxito de todo el plan depende de ella.
Por lo tanto, deslizarse es ignorar la alarma. Pero cuando todos los factores necesarios están presentes, una hermana mayor se despierta, come y va a jugar sintetizar proteínas con su hermana menor.
Reconocer o no reconocer: esa es la pregunta.
El descubrimiento de desafíos deslizantes ha supuesto desde hace mucho tiempo que el proceso de selección del punto de inicio de la traducción termina con el reconocimiento del codón AUG. Resultó que el evento decisivo aquí no es el reconocimiento de AUG, sino la hidrólisis de GTP.
Curiosamente, el codón de inicio en aproximadamente la mitad de los ARNm humanos no es el primer AUG desde el final de la molécula, pero puede ser el segundo, el tercero y aún más remoto. Hasta ahora, la única explicación para esto era un fenómeno llamado "escaneo con fugas "- el proceso cuando el ribosoma" pasa por "el primer codón AUG, sin reconocerlo. Sin embargo, el escaneo con fugas requiere que el primer AUG esté en un contexto de nucleótidos particular y no siempre es así. Los científicos han demostrado que existeOtra posible explicación: el reconocimiento de estos AUG "prematuros" aún continúa, pero después de eso el ribosoma aún puede reanudar el movimiento y alcanza el codón de inicio correcto, gracias al deslizamiento.
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Moscú Lomonosov . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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