Articulo de referencia

factor de hibernación

La estructura de un ribosoma de Psychrobacter urativorans en un complejo con los factores de hibernación Balon y RaiA. Un factor de hibernación es una proteína que las células u...

La estructura de un ribosoma de Psychrobacter urativorans en un complejo con los factores de hibernación Balon y RaiA.

Un factor de hibernación es una proteína que las células utilizan para inducir un estado de latencia al ralentizar o detener el metabolismo celular . [ 1 ] Esto puede ocurrir durante períodos de estrés, [ 1 ] aleatoriamente para asignar "supervivientes designados" en una población, [ 1 ] o cuando las bacterias dejan de crecer (entran en la fase estacionaria ). [ 2 ] Los factores de hibernación pueden hacer varias cosas, incluyendo desmantelar la maquinaria celular y detener la expresión génica, pero los factores de hibernación más importantes se unen al ribosoma y detienen la producción de proteínas , que consume una gran fracción de la energía de una célula. [ 1 ] [ 2 ]

Cómo se unen los diferentes factores de hibernación a los sitios activos del ribosoma

Hibernación de los ribosomas

La hibernación ribosómica ocurre cuando los factores de hibernación ribosómica se unen al ribosoma y detienen la producción de proteínas. La hibernación ribosómica es casi ubicua en bacterias , así como en los plastidios de las plantas, y también puede estar presente en eucariotas . [ 2 ] Los factores de hibernación ribosómica pueden simplemente inactivar los ribosomas (RaiA, Balon), unir pares en dímeros inactivos llamados ribosomas 100S ( RMF y HPF), o interferir en varias etapas del ciclo de traducción (RsfS, YqjD, SRA y EttA). [ 2 ] [ 3 ] Un indicador de la hibernación ribosómica es la presencia de un gran número de ribosomas 100S, que pueden constituir hasta el 60% de los ribosomas en una célula en un momento dado. [ 2 ]

RMF, RaiA y HPF

Tres proteínas, RMF, RaiA y HPF, se encuentran únicamente en la gran clase de bacterias gammaproteobacteria . [ 2 ] RMF (factor de modulación del ribosoma) es una proteína pequeña, producida típicamente en condiciones de privación de nutrientes y estrés, [ 4 ] que es el factor principal en la formación de ribosomas 100S. [ 2 ] Durante el proceso de formación, RMF une los ribosomas 70S (estándar) para formar dímeros de ribosomas 90S. [ 2 ] Estos dímeros 90S son convertidos por HPF (factor promotor de la hibernación) para formar dímeros 100S maduros. [ 2 ] Se cree que una tercera proteína, RaiA (inhibidor asociado al ribosoma A), inactiva los ribosomas 70S por sí solos y los estabiliza, impidiendo que se conviertan en ribosomas 100S. [ 2 ] La mayoría de las bacterias no gammaproteobacterias, así como algunos plastidios de plantas, contienen en cambio un homólogo de HPF que puede formar ribosomas 100S por sí mismo. [ 2 ]

Balón

Balon (del español "bola", por su homólogo Pelota) [ 5 ] es una proteína factor de hibernación que se encuentra en la bacteria adaptada al frío Psychrobacter urativorans . [ 5 ] La proteína fue descubierta accidentalmente por un investigador que, sin querer, dejó una muestra de P. urativorans en un cubo de hielo durante demasiado tiempo, sometiéndola a un choque térmico , mediante posteriores escaneos de crio-EM de los ribosomas del organismo. [ 1 ] A diferencia de otros factores, Balon puede unirse al ribosoma mientras se está produciendo la proteína. [ 1 ] Esto es importante para una respuesta rápida al estrés porque en algunas células, la producción de proteínas puede tardar hasta 20 minutos en completarse. [ 6 ] Balon hace esto en lugar de bloquear físicamente el sitio A del ribosoma, como hacen otros factores de hibernación, uniéndose cerca del canal pero no atravesándolo, lo que le permite unirse al ribosoma independientemente de si se está produciendo la proteína. [ 1 ] Se han encontrado parientes genéticos de Balon en el 20% de los genomas bacterianos catalogados en bases de datos públicas, pero están ausentes de Escherichia coli y Staphylococcus aureus , los modelos más utilizados para la latencia celular. [ 1 ]

RsfS

El factor S de silenciamiento ribosómico (RsfS) inhibe la traducción al impedir que las subunidades 30S y 50S del ribosoma se unan nuevamente después de separarse durante el reciclaje ribosomal . [ 2 ] También se ha sugerido que es un factor de biogénesis ribosomal en lugar de un factor de hibernación. [ 7 ]

SRA

La SRA (proteína asociada al ribosoma inducida por la fase estacionaria) no se comprende bien a partir de 2018. [ 2 ]Es una proteína pequeña de 45 aminoácidos y está estrechamente asociada a la subunidad ribosomal 30S. [ 2 ] Aumenta de un promedio de 0,1 moléculas por ribosoma a 0,4 por ribosoma durante la transición a la fase estacionaria y se mantiene así durante varios días. [ 2 ]

YqjD

YqjD es una proteína de membrana interna específica de la fase estacionaria. Se une a los ribosomas 70S y 100S y fue propuesta en 2018.para mediar la localización (movimiento) de los ribosomas hibernantes hacia la membrana celular. [ 2 ] Si bien las células que carecen de YqjD no presentan tasas de crecimiento alteradas de la composición de ribosomas, niveles artificialmente altos de esta proteína detienen rápidamente el crecimiento dependiendo de la capacidad de unión de la proteína al ribosoma. [ 2 ]

EttA

EttA (Energy-dependent translational throttle A) es una proteína de unión a ATP de la familia ABC-F que se cree que modula la tasa de traducción en función del nivel de energía de la célula. [ 2 ] Cuando los niveles de ADP (ATP degradado, que indica baja energía) son altos, la proteína inhibe la actividad ribosómica, permitiendo la traducción a altos niveles de ATP. [ 2 ] EttA interfiere específicamente después de la formación del primer enlace peptídico en la nueva proteína y antes del primer paso de translocación inducido por EF-G . [ 2 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 Samorodnitsky, Dan (2024-06-05). "La mayor parte de la vida en la Tierra está latente, después de accionar un 'freno de emergencia'"" . Revista Quanta . Consultado el 12 de junio de 2024 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Prossliner, Thomas; Skovbo Winther, Kristoffer; Sørensen, Michael Askvad; Gerdes, Kenn (23 de noviembre de 2018). "Hibernación de ribosomas" . Revista Anual de Genética . 52 (1): 321– 348. doi : 10.1146/annurev-genet-120215-035130 . ISSN 0066-4197 . PMID 30476446 .  
  3. Khaova, EA; Kashevarova, NM; Tkachenko, AG (2022-06-01). "Hibernación de los ribosomas: estrategia molecular de supervivencia bacteriana (revisión)" . Bioquímica y microbiología aplicadas . 58 (3): 213– 231. doi : 10.1134/S0003683822030061 . ISSN 1608-3024 . 
  4. Trösch, Raphael; Willmund, Felix (1 de julio de 2019). "El tema conservado de la hibernación de los ribosomas: de las bacterias a los cloroplastos de las plantas" . Biological Chemistry . 400 (7): 879– 893. doi : 10.1515/hsz-2018-0436 . ISSN 1437-4315 . PMID 30653464 .  
  5. 1 2 Helena-Bueno, Karla; Rybak, Mariia Yu; Ekemezie, Chinenye L.; Sullivan, Rudi; Marrón, Charlotte R.; Dingwall, Charlotte; Baslé, Arnaud; Schneider, Claudia; Connolly, James PR; Blaza, James N.; Csörgő, Bálint; Moynihan, Patrick J.; Gagnon, Matthieu G.; Colina, Chris H.; Melnikov, Sergey V. (14 de febrero de 2024). "Una nueva familia de factores de hibernación de ribosomas bacterianos" . Naturaleza . 626 (8001): 1125– 1132. Bibcode : 2024Natur.626.1125H . doi : 10.1038/s41586-024-07041-8 . ISSN 1476-4687 . PMC 10901736 . PMID 38355796 .   
  6. "Investigación de York aporta nuevos conocimientos sobre la capacidad de supervivencia de las células" . Universidad de York . Consultado el 9 de junio de 2024 .
  7. ^ Fatkhullin, Bulat F.; Gabdulkhakov, Azat G.; Yusupov, Marat M. (junio de 2022). "¿Es RsfS un factor de hibernación o un factor de biogénesis de ribosomas?". Bioquímica. Biokhimia . 87 (6): 500– 510. doi : 10.1134/S0006297922060025 . ISSN 1608-3040 . PMID 35790407 .