Inicio de la traducción y unión del ribosoma

El inicio de la traducción es la primera fase de la síntesis de proteínas, en la que se ensambla un ribosoma en un ARN mensajero, se posiciona en el codón de inicio y se prepara para comenzar la elongación. Es el paso más regulado de la traducción y un punto principal en el que se controla la producción de proteínas.

Definition

El inicio de la traducción es el ensamblaje, en un codón de inicio, de un ribosoma completo que transporta el ARN de transferencia iniciador en el sitio P, logrado con la ayuda de factores de iniciación y, en eucariotas, el escaneo dependiente de energía del ARN mensajero.

Scope

Este tema cubre cómo la subunidad ribosómica pequeña, el ARN de transferencia iniciador y los factores de iniciación reconocen un ARNm y localizan el codón de inicio, incluyendo el escaneo dependiente de la caperuza en eucariotas y el emparejamiento de Shine-Dalgarno en bacterias, y cómo la subunidad grande se une para formar un ribosoma competente para la elongación. Es un tema mecanicista, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo encuentra y selecciona el ribosoma el codón de inicio correcto?
• ¿Qué papeles desempeñan los factores de iniciación?
• ¿En qué se diferencian la iniciación bacteriana y la eucariota?
• ¿Por qué la iniciación es el principal punto de control traslacional?

Key concepts

• Subunidad ribosómica pequeña (carga del sitio P)
• ARN de transferencia iniciador
• Factores de iniciación eucariotas (eIFs)
• Caperuza 5' y escaneo
• Secuencia de Shine-Dalgarno (bacterias)
• Selección del codón de inicio (AUG)
• Unión de subunidades

Key theories

Modelo de escaneo de la iniciación eucariota

En eucariotas, la subunidad pequeña, cargada con ARNt iniciador y factores, se recluta en la caperuza 5' y escanea el ARN mensajero hasta que reconoce el primer AUG adecuado, donde se une la subunidad grande.

Mechanisms

La iniciación comienza cuando la subunidad ribosómica pequeña, unida al ARN de transferencia iniciador y a un conjunto de factores de iniciación, se une a un ARNm. En eucariotas, el complejo de preiniciación se recluta en la caperuza 5' y escanea a lo largo del mensaje hasta que se empareja con el primer AUG apropiado en un buen contexto de secuencia; la hidrólisis de GTP y la liberación del factor permiten entonces que la subunidad grande se una, formando un ribosoma preparado para la elongación. En bacterias, una secuencia de Shine-Dalgarno corriente arriba del codón de inicio se aparea con el ARN ribosómico para posicionar directamente la subunidad pequeña. Debido a que hay tantos pasos y factores involucrados, la iniciación es un punto de control clave: las vías de señalización modulan la disponibilidad y actividad de los factores para ajustar la síntesis de proteínas global y específica del mensaje.

Clinical relevance

Los factores de iniciación y sus reguladores están desregulados en muchos tipos de cáncer y están influenciados por vías de señalización a las que se dirigen los fármacos, lo que hace que este paso sea relevante para los mecanismos de la enfermedad y la farmacología. Esta entrada describe procesos moleculares y no es una base para decisiones individuales de diagnóstico o tratamiento.

Evidence & guidelines

Los mecanismos aquí resumidos se derivan de estudios bioquímicos, genéticos y estructurales de la iniciación bacteriana y eucariota, consolidados en la literatura de revisión principal y en los libros de texto estándar.

History

Los factores de iniciación bacterianos y el mecanismo de Shine-Dalgarno se definieron en la década de 1970, mientras que el sistema eucariota más complejo, con sus muchos factores de iniciación y el escaneo dependiente de la caperuza, se elaboró durante las décadas siguientes mediante la reconstitución bioquímica y, más recientemente, estudios estructurales de complejos de preiniciación.

Key figures

• Alan Hinnebusch
• Jon Lorsch
• Tatyana Pestova
• Richard Jackson

Seminal works

• hinnebusch-2012
• jackson-2010

Frequently asked questions

¿Por qué el codón de inicio es casi siempre AUG?

El AUG es reconocido por el ARN de transferencia iniciador especial que el ribosoma utiliza para comenzar la síntesis; este establece el marco de lectura y codifica el primer aminoácido (metionina en eucariotas).

¿Cómo difieren las bacterias y los eucariotas en la búsqueda del codón de inicio?

Las bacterias posicionan el ribosoma mediante el apareamiento de bases de una secuencia de Shine-Dalgarno con el ARN ribosómico, mientras que los eucariotas reclutan la subunidad pequeña en la caperuza 5' y escanean a lo largo del ARN mensajero hasta el primer AUG adecuado.