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Codón de inicio

Codón de inicio (círculo azul) del gen MT-ATP6 del ADN mitocondrial humano . Para cada triplete de nucleótidos (corchetes), se indica el aminoácido correspondiente (código de un...

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Codón de inicio (círculo azul) del gen MT-ATP6 del ADN mitocondrial humano . Para cada triplete de nucleótidos (corchetes), se indica el aminoácido correspondiente (código de una letra), ya sea en el marco de lectura +1 para MT-ATP8 (en rojo) o en el marco +3 para MT-ATP6 (en azul). En esta región genómica, los dos genes se superponen .

El codón de inicio es el primer codón de una transcripción de ARN mensajero (ARNm) traducida por un ribosoma . El codón de inicio siempre codifica para metionina en eucariotas y arqueas , y para N -formilmetionina (fMet) en bacterias, mitocondrias y plastidios .

El codón de inicio suele estar precedido por una región 5' no traducida ( 5' UTR ). En procariotas, esta región incluye el sitio de unión del ribosoma .

Descodificación

En los tres dominios de la vida, el codón de inicio es decodificado por un ARN de transferencia de "iniciación" especial , diferente de los ARNt utilizados para la elongación. Existen importantes diferencias estructurales entre un ARNt de iniciación y uno de elongación, con características distintivas que sirven para satisfacer las restricciones del sistema de traducción. En bacterias y orgánulos, un tallo aceptor con un desajuste C1:A72 guía la formilación, que dirige el reclutamiento del ribosoma 30S al sitio P; los llamados pares de bases "3GC" permiten el ensamblaje en el ribosoma 70S. [ 1 ] En eucariotas y arqueas, el tallo T impide la unión de los factores de elongación , mientras que eIF2 reconoce específicamente la metionina unida y un par de bases A1:U72. [ 2 ]

En cualquier caso, el ARNt iniciador natural solo codifica para metionina. [ 3 ] El conocimiento de las características de reconocimiento clave ha permitido a los investigadores construir ARNt iniciadores alternativos que codifican para diferentes aminoácidos; véase más abajo.

Codones de inicio alternativos

Los codones de inicio alternativos son diferentes del codón AUG estándar y se encuentran tanto en procariotas (bacterias y arqueas) como en eucariotas . Los codones de inicio alternativos se siguen traduciendo como Met cuando se encuentran al inicio de una proteína (incluso si el codón codifica un aminoácido diferente). Esto se debe a que se utiliza un ARNt independiente para la iniciación. [ 3 ]

Eucariotas

Los codones de inicio alternativos (no AUG) son muy raros en los genomas eucariotas: una amplia gama de mecanismos garantiza la fidelidad relativa de la iniciación AUG. [ 4 ] Sin embargo, se han descrito codones de inicio no AUG de origen natural para algunos ARNm celulares. [ 5 ] Siete de las nueve posibles sustituciones de un solo nucleótido en el codón de inicio AUG de la dihidrofolato reductasa funcionan como sitios de inicio de la traducción en células de mamíferos. En todos los casos, se insertó metionina como primer aminoácido. [ 6 ]

bacterias

Generalmente, las bacterias no poseen una amplia gama de factores de traducción que controlen la fidelidad del codón de inicio. GUG y UUG son los principales codones de inicio alternativos, incluso los "canónicos". [ 4 ] GUG, en particular, es importante para controlar la replicación de plásmidos. [ 4 ]

E. coli utiliza 83% AUG (3542/4284), 14% (612) GUG, 3% (103) UUG [ 7 ] y uno o dos más (por ejemplo, un AUU y posiblemente un CUG). [ 8 ] [ 9 ]

Las regiones codificantes bien conocidas que no tienen codones de iniciación AUG son las de lacI (GUG) [ 10 ] [ 11 ] y lacA (UUG) [ 12 ] en el operón lac de E. coli . Dos estudios más recientes han demostrado de forma independiente que entre 10 [ 13 ] y 46 [ 14 ] codones de inicio distintos de AUG pueden iniciar la traducción en E. coli . Sin embargo, los codones AUG, GUG y UUG muestran una eficiencia mucho mayor como codones de inicio en comparación con el resto de los codones. [ 14 ]

mitocondrias

Los genomas mitocondriales utilizan codones de inicio alternativos de forma más significativa (AUA y AUG en humanos). [ 15 ] Muchos ejemplos de este tipo, con codones, rango sistemático y citas, se encuentran en la lista de tablas de traducción del NCBI . [ 16 ]

Arqueas

Las arqueas, que son procariotas con una maquinaria de traducción similar pero más simple que la de los eucariotas, permiten la iniciación en UUG y GUG. [ 4 ]

Codones de inicio río arriba

Estos son codones de inicio "alternativos" en el sentido de que se encuentran corriente arriba de los codones de inicio regulares y, por lo tanto, podrían usarse como codones de inicio alternativos. Más de la mitad de todos los ARNm humanos tienen al menos un codón AUG corriente arriba (uAUG) de sus inicios de iniciación de la traducción (TIS) anotados (58% en las versiones actuales de la secuencia RefSeq humana ). Su uso potencial como TIS podría resultar en la traducción de los llamados marcos de lectura abiertos corriente arriba (uORF). La traducción de uORF generalmente resulta en la síntesis de polipéptidos cortos, algunos de los cuales han demostrado ser funcionales, por ejemplo, en ASNSD1, MIEF1 , MKKS y SLC35A4. [ 17 ] Sin embargo, se cree que la mayoría de los uORF traducidos solo tienen un leve efecto inhibitorio sobre la traducción corriente abajo porque la mayoría de los inicios de uORF son incompletos (es decir, no inician la traducción o porque los ribosomas que terminan después de la traducción de ORF cortos a menudo son capaces de reiniciarla). [ 17 ]

Código genético estándar

A Posiblescodones de inicioen la tabla 1 de NCBI. AUG es el más común. [ 19 ] Los otros dos codones de inicio enumerados en la tabla 1 (GUG y UUG) son raros en eucariotas. [ 20 ] Los procariotas tienen requisitos de codones de inicio menos estrictos; se describen en latabla 11 de NCBI.
B ^ ^ ^ La base histórica para designar los codones de parada como ámbar, ocre y ópalo se describe en una autobiografía de Sydney Brenner [ 21 ] y en un artículo histórico de Bob Edgar. [ 22 ]

Codones de inicio distintos de la metionina

Natural

La traducción iniciada por un sitio de entrada ribosómica interna (IRES), que evita varios sistemas de iniciación eucariotas regulares, puede tener un inicio sin metinona con codones GCU o CAA. [ 23 ]

Las células de mamíferos pueden iniciar la traducción con leucina mediante un ARNt-leucil específico que decodifica el codón CUG. Este mecanismo es independiente de eIF2. No se requiere una estructura secundaria similar a la de un IRES. El proceso se lleva a cabo mediante escaneo ribosomal, y un contexto de Kozak mejora la eficiencia de la iniciación. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

Codones de inicio modificados

Se han utilizado ARNt iniciadores modificados (ARNt fMet CUA , derivado de un ARNt MetY fMet CAU ) para iniciar la traducción en el codón de parada ámbar UAG en E. coli . La iniciación con este ARNt no solo inserta la formilmetionina tradicional , sino también la formilglutamina, ya que la glutamil-ARNt sintasa también reconoce el nuevo ARNt. [ 27 ] (Cabe recordar que el sistema de iniciación de la traducción bacteriana no verifica específicamente la metionina, solo la modificación formilo). [ 1 ] Un estudio ha demostrado que el ARNt iniciador ámbar no inicia la traducción en ningún grado medible a partir de codones UAG codificados genómicamente, solo de reporteros portados en plásmidos con sitios Shine-Dalgarno fuertes corriente arriba . [ 28 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Shetty, S; Shah, RA; Chembazhi, UV; Sah, S; Varshney, U (28 de febrero de 2017). " Dos características altamente conservadas de los ARNt iniciadores bacterianos les permiten pasar por distintos puntos de control en la iniciación de la traducción" . Nucleic Acids Research . 45 (4): 2040– 2050. doi : 10.1093/nar/gkw854 . PMC 5389676. PMID 28204695 .  
  2. ↑ Kolitz, SE; Lorsch, JR (21 de enero de 2010). " ARNt iniciador eucariota: finamente ajustado y listo para la acción" . FEBS Letters . 584 (2): 396– 404. doi : 10.1016/j.febslet.2009.11.047 . PMC 2795131. PMID 19925799 .  
  3. 1 2 Lobanov, AV; Turanov, AA; Hatfield, DL; Gladyshev, VN (2010). "Funciones duales de los codones en el código genético" . Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 45 (4): 257– 65. doi : 10.3109/10409231003786094 . PMC 3311535. PMID 20446809 .  
  4. 1 2 3 4 Asano, K (2014). "¿Por qué la selección del codón de inicio es tan precisa en eucariotas?" . Translation (Austin, Tex.) . 2 (1) e28387. doi : 10.4161/trla.28387 . PMC 4705826 . PMID 26779403 .  
  5. ↑ Ivanov IP, Firth AE, Michel AM, Atkins JF, Baranov PV (2011). "Identificación de extensiones N-terminales no iniciadas por AUG conservadas evolutivamente en secuencias codificantes humanas" . Nucleic Acids Research . 39 (10): 4220– 4234. doi : 10.1093 / nar/gkr007 . PMC 3105428. PMID 21266472 .  
  6. ↑ Peabody, DS (1989). "Iniciación de la traducción en tripletes no AUG en células de mamíferos" . The Journal of Biological Chemistry . 264 (9): 5031– 5. doi : 10.1016/S0021-9258(18)83694-8 . PMID 2538469 . 
  7. ^ Blattner, FR; Plunkett g, G.; Bloch, California; Perna, Nuevo Testamento; Burland, V.; Riley, M.; Collado-Vides, J.; Glasner, JD; Montó, CK; Mayhew, GF; Gregorio, J.; Davis, noroeste; Kirkpatrick, HA; Goeden, MA; Rosa, DJ; Mau, B.; Shao, Y. (1997). "La secuencia completa del genoma de Escherichia coli K-12" . Ciencia . 277 (5331): 1453–1462 . doi : 10.1126/ciencia.277.5331.1453 . PMID 9278503 . 
  8. ↑ Sacerdot, C.; Fayat, G.; Dessen, P.; Springer, M.; Plumbridge, JA; Grunberg-Manago, M.; Blanquet, S. (1982). "Secuencia de un fragmento de ADN de 1,26 kb que contiene el gen estructural del factor de iniciación IF3 de E. coli: presencia de un codón iniciador AUU" . La Revista EMBO . 1 (3): 311– 315. doi : 10.1002/j.1460-2075.1982.tb01166.x . PMC 553041 . PMID 6325158 .  
  9. ↑ Missiakas, D.; Georgopoulos, C.; Raina, S. (1993). "El gen de choque térmico htpY de Escherichia coli: análisis mutacional, clonación, secuenciación y regulación transcripcional" . Journal of Bacteriology . 175 (9): 2613– 2624. doi : 10.1128/jb.175.9.2613-2624.1993 . PMC 204563. PMID 8478327 .  
  10. ↑ Operón de lactosa de E. coli con genes lacI, lacZ, lacY y lacA GenBank: J01636.1
  11. ↑ Farabaugh, PJ (1978). "Secuencia del gen lacI". Nature . 274 (5673): 765– 769. Bibcode : 1978Natur.274..765F . doi : 10.1038 / 274765a0 . PMID 355891. S2CID 4208767 .  
  12. ↑ Visor de secuencias NCBI v2.0
  13. ↑ Firnberg, Elad; Labonte, Jason; Gray, Jeffrey; Ostermeir, Marc A. (2014). "Un mapa completo y de alta resolución del paisaje de aptitud de un gen" . Biología Molecular y Evolución . 31 (6): 1581– 1592. doi : 10.1093/molbev/msu081 . PMC 4032126. PMID 24567513 .  
  14. 1 2 Hecht, Ariel; Glasgow, Jeff; Jaschke, Paul R.; Bawazer, Lukmaan A.; Munson, Matthew S.; Cochran, Jennifer R. ; Endy, Drew; Salit, Marc (2017). "Mediciones de la iniciación de la traducción de los 64 codones en E. coli" . Nucleic Acids Research . 45 (7): 3615– 3626. doi : 10.1093/nar/gkx070 . PMC 5397182. PMID 28334756 .  
  15. ↑ Watanabe, Kimitsuna; Suzuki, Tsutomu (2001). "Código genético y sus variantes". Enciclopedia de las ciencias de la vida . doi : 10.1038/npg.els.0000810 . ISBN 978-0-470-01590-2.
  16. ↑ Elzanowski, Andrzej; Ostell, Jim. "Los códigos genéticos" . NCBI . Consultado el 29 de marzo de 2019 .
  17. 1 2 Andreev, Dmitry E.; Loughran, Gary; Fedorova, Alla D.; Mikhaylova, Maria S.; Shatsky, Ivan N.; Baranov, Pavel V. (2022-05-09). "Iniciación de la traducción sin AUG en mamíferos" . Genome Biology . 23 (1): 111. doi : 10.1186/s13059-022-02674-2 . ISSN 1474-760X . PMC 9082881. PMID 35534899 .   
  18. ↑ Elzanowski A, Ostell J (7 de enero de 2019). "Los códigos genéticos" . Centro Nacional de Información Biotecnológica. Archivado del original el 5 de octubre de 2020. Recuperado el 21 de febrero de 2019 .
  19. ↑ Nakamoto T (marzo de 2009). "Evolución y universalidad del mecanismo de iniciación de la síntesis de proteínas". Gene . 432 ( 1–2 ): 1–6 . doi : 10.1016/j.gene.2008.11.001 . PMID 19056476 . 
  20. ↑ Asano, K (2014). "¿Por qué la selección del codón de inicio es tan precisa en eucariotas?". Translation . 2 (1) e28387. doi : 10.4161/trla.28387 . PMID 26779403 . 
  21. ↑ Brenner S. Una vida en la ciencia (2001) Publicado por Biomed Central Limited ISBN 0-9540278-0-9Ver páginas 101-104
  22. ↑ Edgar B (2004). " El genoma del bacteriófago T4: una excavación arqueológica" . Genetics . 168 (2): 575–82 . PMC 1448817. PMID 15514035 .  Ver páginas 580-581
  23. ↑ RajBhandary, Uttam L. (15 de febrero de 2000). "Más sorpresas en la traducción: Iniciación sin el ARNt iniciador" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 97 (4): 1325– 1327. Bibcode : 2000PNAS...97.1325R . doi : 10.1073/pnas.040579197 . PMC 34295. PMID 10677458 .  
  24. ↑ "¿Por dónde empezar? Un mecanismo alternativo de traducción de proteínas crea antígenos inesperados" . PLOS Biology . 2 (11) e397. 26 de octubre de 2004. doi : 10.1371/journal.pbio.0020397 . PMC 524256 . 
  25. ↑ Starck, SR; Jiang, V; Pavon-Eternod, M; Prasad, S; McCarthy, B; Pan, T; Shastri, N (2012). "El ARNt de leucina se inicia en los codones de inicio CUG para la síntesis de proteínas y su presentación por el MHC de clase I". Science . 336 (6089): 1719– 23. Bibcode : 2012Sci...336.1719S . doi : 10.1126/science.1220270 . PMID 22745432 . S2CID 206540614 .  
  26. ↑ Dever, TE (2012). "Biología molecular. Un nuevo comienzo para la síntesis de proteínas" . Science . 336 ( 6089): 1645– 6. doi : 10.1126/science.1224439 . PMID 22745408. S2CID 44326947 .  
  27. ↑ Varshney, U.; RajBhandary, UL (1990-02-01). "Inicio de la síntesis de proteínas a partir de un codón de terminación" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 87 (4): 1586– 1590. Bibcode : 1990PNAS...87.1586V . doi : 10.1073/pnas.87.4.1586 . ISSN 0027-8424 . PMC 53520. PMID 2406724 .   
  28. ↑ Vincent, Russel M.; Wright, Bradley W.; Jaschke, Paul R. (2019-03-15). "Medición de la ortogonalidad del ARNt iniciador ámbar en un organismo genómicamente recodificado" ( PDF) . ACS Synthetic Biology . 8 (4): 675– 685. doi : 10.1021/acssynbio.9b00021 . ISSN 2161-5063 . PMID 30856316. S2CID 75136654 .   
  • Los códigos genéticos. Compilado por Andrzej (Anjay) Elzanowski y Jim Ostell, Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI), Bethesda, Maryland, EE. UU.
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