Factor de iniciación bacteriana

Un factor de iniciación bacteriano (FI) es una proteína que estabiliza el complejo de iniciación para la traducción de polipéptidos .

La iniciación de la traducción es esencial para la síntesis de proteínas y regula la fidelidad y eficiencia de la traducción del ARNm en bacterias . ^{[ 1 ]} La subunidad ribosomal 30S , el ARNt iniciador y el ARNm forman un complejo de iniciación para la elongación. ^{[ 2 ]} Este complejo proceso requiere tres factores proteicos esenciales en bacterias: IF1, IF2 e IF3. ^{[ 3 ]} Estos factores se unen a la subunidad 30S y promueven la selección correcta del codón de iniciación en el ARNm. ^{[ 4 ]} IF1, el factor más pequeño con 8,2 kDa, bloquea la unión del ARNt elongador en el sitio A. ^{[ 5 ]} IF2 es el componente principal que transporta el ARNt iniciador al sitio P. ^{[ 6 ]} IF3 verifica el emparejamiento codón-anticodón del sitio P y rechaza los complejos de iniciación incorrectos. ^{[ 7 ]}

El mecanismo ordenado de iniciación comienza con la unión de IF3 a la subunidad 30S y el cambio de su forma. ^{[ 8 ]} IF1 se une a continuación, seguido de la unión del ARNm, e inicia la interacción codón-sitio P. ^{[ 9 ]} IF2 entra con el ARNt iniciador y lo coloca en el codón de inicio. ^{[ 6 ]} La hidrólisis de GTP por IF2 lo libera junto con IF3, lo que permite la unión de la subunidad 50S. ^{[ 10 ]} La unión coordinada y las actividades de IF1, IF2 e IF3 son esenciales para la iniciación de la traducción rápida y precisa en bacterias. Facilitan la selección del codón de inicio y ensamblan un ribosoma 70S activo, listo para la síntesis de proteínas.

El factor de iniciación bacteriano 1 se asocia con la subunidad ribosomal 30S en el sitio A e impide la entrada de un aminoacil-ARNt . Modula la unión de IF2 al ribosoma aumentando su afinidad. También puede impedir la unión de la subunidad 50S , deteniendo la formación de la subunidad 70S. Además, contiene un dominio β común en las proteínas de unión a ácidos nucleicos . Es un homólogo de eIF1A . El factor de iniciación IF-1 es el factor de traducción más pequeño , con solo 8,2 kDa. ^{[ 11 ]} Además de bloquear el sitio A, afecta la dinámica de asociación y disociación del ribosoma. IF-1 mejora la disociación con IF-3, probablemente induciendo cambios conformacionales en la subunidad 30S. ^{[ 12 ]} También aumenta la afinidad de unión de IF-2 a la subunidad 30S, posiblemente alterando la configuración de la subunidad. ^{[ 13 ]} Aunque IF-1 ocupa el sitio A, lo hace de una manera distinta a la unión del ARNt . Los estudios estructurales muestran que IF-1 inserta un bucle en el surco menor de la hélice 44 del ARNr 16S , volteando las bases A1492 y A1493. ^{[ 14 ]} Esta inserción reposiciona los nucleótidos de la hélice 44, transmitiendo un cambio conformacional a una distancia de 70 Å y rotando la cabeza de la subunidad 30S. Los mutantes de IF-1 pueden exhibir fenotipos sensibles al frío, lo que indica un papel para el factor en la adaptación al choque por frío. ^{[ 15 ]} Ciertas mutaciones también conducen a la o de genes a bajas temperaturas, lo que sugiere que IF-1 está involucrado en la regulación génica . ^{[ 16 ]} IF-1 modifica activamente la estructura y la dinámica del ribosoma durante la iniciación, además de simplemente bloquear el sitio A.

El factor de iniciación IF2 es un componente crucial en el proceso de síntesis de proteínas. El mayor de los tres factores de iniciación de la traducción indispensables es IF-2, que posee una masa molecular de 97 kDa. ^{[ 17 ] [ 18 ]} La proteína tiene muchos dominios, incluyendo un dominio N-terminal, un dominio GTPasa, una región de enlace, C1, C2 y dominios C-terminales. El dominio GTPasa abarca el motivo G1-G5, que es responsable de la unión e hidrólisis de GTP. ^{[ 19 ]} La actividad de IF2 está regulada por cambios conformacionales inducidos por la unión e hidrólisis de GTP. ^{[ 6 ]} La función principal de IF-2 es transportar el fMet-tRNA iniciador al sitio P de la subunidad ribosomal 30S. ^{[ 20 ]} El dominio C2 de IF2 tiene un reconocimiento único y afinidad de unión hacia el tRNA iniciador. Se ha observado que la proteína IF-2 forma un complejo ternario al interactuar con GTP y fMet-tRNA. ^{[ 21 ]} Se ha encontrado que este complejo interactúa con la subunidad 30S. ^{[ 6 ]} La iniciación de la traducción del ARNm implica la colocación del codón de inicio en el sitio P a través del emparejamiento de bases codón-anticodón con el anticodón del ARNt. ^{[ 22 ]} IF2 regula la precisión de la selección del codón de inicio e inhibe la unión de los ARNt elongadores al unirse selectivamente a fMet-tRNA. ^{[ 23 ]} Además, reubica el ARNt iniciador en la subunidad 30S para mejorar el contacto óptimo con el sitio P. ^{[ 24 ]} Además, IF2 exhibe actividad de chaperona de ARN, lo que le permite rectificar estructuras de ARN mal plegadas. En general, la proteína IF2 desempeña un papel crucial en la coordinación de muchos pasos de la iniciación de la traducción, incluyendo la unión del ARNm y el fMet-tRNA al codón de inicio, la unión de las subunidades y la activación de la GTPasa.

El factor de iniciación IF3 es una proteína pequeña de 21 kDa que contiene dos dominios α/β compactos (IF3C e IF3N) conectados por un enlace flexible rico en lisina. ^{[ 25 ] [ 26 ]} La mayoría de las funciones de IF3 están mediadas por el dominio IF3C, mientras que IF3N regula la unión de la subunidad 30S. El factor de iniciación bacteriano 3 (infC) no se encuentra universalmente en todas las especies bacterianas, pero en E. coli es necesario para que la subunidad 30S se una al sitio de iniciación en el ARNm. IF3 es necesario para que la subunidad pequeña forme complejos de iniciación, pero debe liberarse para permitir la unión de la subunidad 50S. ^{[ 27 ] [ 28 ]} IF3 se une al lado de la plataforma de la subunidad 30S, cerca de las hélices 23, 24, 25, 26 y 45 del ARNr 16S, así como a las proteínas ribosómicas S7, S11 y S12. ^{[ 29 ]} El dominio IF3C interactúa con la subunidad 30S a través de sus residuos básicos conservados R99, R116, R147 y R168. ^{[ 30 ]} Una función principal de IF3 es inspeccionar el emparejamiento codón-anticodón en el sitio P durante la selección del codón de inicio. ^{[ 7 ]} Acelera la disociación de complejos de iniciación no canónicos que contienen ARNt mal emparejados o incorrectos. ^{[ 31 ] [ 32 ]} IF3 también inspecciona el ARNt iniciador, rechazando los ARNt elongadores y también promueve la disociación del ribosoma 70S en subunidades, proporcionando un conjunto de subunidades 30S libres para la iniciación. ^{[ 9 ]} Otra función clave de IF3 es reposicionar el ARNm en la subunidad 30S desde un sitio de espera al sitio de decodificación del sitio P para la selección del codón de inicio. ^{[ 33 ] [ 34 ]} IF3 trabaja cooperativamente con IF1 e IF2 durante la iniciación y modula la unión de IF2 y mejora la fidelidad de la selección del codón de inicio.

• Factores de iniciación procariota en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.