Los polipéptidos nacientes estabilizan los ribosomas para una traducción ininterrumpida.
Las proteínas son los actores clave que regulan la estructura y función celular. El ADN, que sirve como plantilla para la síntesis de proteínas, se transcribe primero en un ARN mensajero (ARNm), que luego se lee y se traduce en una cadena polipeptídica (una proteína «recién nacida») mediante máquinas macromoleculares llamadas ribosomas. Aquí, el ribosoma funciona esencialmente como un túnel a través del cual pasa el tren de ARNm y dentro del cual los aminoácidos se ensamblan secuencialmente de acuerdo con las secuencias de ARNm para formar un polipéptido.
Sin embargo, algunas secuencias intrínsecas del polipéptido pueden desencadenar la terminación prematura de la traducción. Dado que la síntesis de proteínas es un proceso celular esencial, este evento puede representar un gran riesgo, lo que resulta en una disfunción de las proteínas o una síntesis de proteínas incompleta. En polipéptidos nacientes (recién sintetizados), esta secuencia de ruptura, que es rica en residuos de aminoácidos cargados negativamente, se conoce como secuencia de «desestabilización ribosómica intrínseca» (IRD). Con tales secuencias esparcidas por todo el genoma, ¿cómo evitan las células una terminación tan prematura y aseguran una traducción ininterrumpida?
Un equipo de investigadores de Tokyo Tech, dirigido por el profesor Hideki Taguchi, ha respondido ahora a esta pregunta clave en su informe publicado recientemente. El diario EMBO artículo. «La necesidad de una estructura de túnel no está clara, ya que la función principal del ribosoma es simplemente polimerizar los aminoácidos en un polipéptido. La arquitectura del túnel, que se extiende de 30 a 40 polipéptidos nacientes de longitud, puede haber evolucionado para equilibrar la estabilización y la traducción alargamiento de obstáculos «. explica el prof. Taguchi.
Los investigadores comenzaron analizando el amplio perfil de proteomas del sistema modelo bacteriano, Escherichia colie identificaron secuencias de IRD entre varias proteínas. Al construir secuencias de longitud variable que preceden a los motivos IRD, pudieron demostrar que las secuencias de péptidos que atraviesan el túnel ribosómico pueden contrarrestar la desestabilización por la secuencia IRD de una manera dependiente de la longitud pero independiente de la secuencia. También señalaron que las secuencias más largas se asociaron con una mejor eficiencia de reducción de IRD.
A continuación, investigaron cómo las propiedades de los residuos de aminoácidos en el polipéptido naciente y su distribución en el proteoma afectan al IRD. Usando varias sustituciones de aminoácidos que preceden a la secuencia de IRD, encontraron que los residuos con cadenas laterales más voluminosas podían prevenir el IRD de manera más eficaz que los más pequeños. Además, observaron una distorsión en la secuencia de aminoácidos a través del proteoma. Curiosamente, los marcos de lectura abiertos que codifican proteínas se han enriquecido en residuos de aminoácidos más voluminosos hacia las regiones N-terminales que se traducen primero. Los investigadores plantean la hipótesis de que estos voluminosos residuos ocupan la entrada al sitio de salida del ribosoma, estabilizando así el mecanismo de traducción al conectar las subunidades ribosomales pequeñas y grandes. Además, al abrogar proteínas específicas en el túnel de salida del ribosoma, encontraron un aumento en la IRD, lo que sugiere que las interacciones entre el péptido naciente y las proteínas ribosómicas contribuyen a la continuidad de la traducción.
Juntos, estos resultados indican un mecanismo regulador intrínseco en el que el péptido naciente junto con el túnel ribosómico ayuda a mantener la estabilidad ribosómica y la continuidad en el alargamiento de la traducción.
El profesor. Taguchi concluye diciendo: «Nuestros hallazgos destacan un sistema de retroalimentación positiva en el que el túnel ribosómico está ocupado por su propio producto para una traducción ininterrumpida. Informamos el papel de las cadenas de péptidos nacientes dentro del túnel de salida del ribosoma para garantizar una síntesis eficiente de proteínas».
La búsqueda de la estabilidad parece tener profundas raíces subcelulares.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.