¿Cuál es la criticidad del sitio de unión del ribosoma en relación con el codón de inicio en la traducción procariótica?

En la traducción procariótica, ¿qué importancia tiene la ubicación del sitio de unión al ribosoma en relación con el codón de inicio para una traducción eficiente?

Idealmente, se supone que debe estar a -7b del inicio. ¿Qué tal si está a -9 bases de distancia o incluso más? ¿Tendrá esto un efecto observable en la traducción?

Respuestas (1)

Encontré un artículo antiguo sobre este tema (de 1994). He aquí un resumen:

Determinación del espacio alineado óptimo entre la secuencia de Shine-Dalgarno y el codón de iniciación de la traducción de los ARNm de Escherichia coli. por Chen, Bjerknes, Kumar y Jay. Investigación de ácidos nucleicos. (1994)

Experimento

Los autores construyeron una serie de regiones RBS sintéticas que variaban la longitud que separaba una secuencia Shine-Dalgarno sintética de 5 nt del codón de inicio. Las regiones variaron en tamaño entre 2 y 17 nt. Analizaron la actividad de una enzima corriente abajo, la cloranfenicol acetiltransferasa.

Conclusión

Los autores concluyeron que el espacio óptimo entre una secuencia de consenso de Shine-Dalgarno de 5 nt (5'-GAGGT-3') y el sitio de inicio era de 5 nt . Nota: esta SD sintética se hizo con los últimos 5 nt de una secuencia de consenso SD de 9 nt. También probaron un SD sintético elaborado a partir de los primeros 5 nt (5'-TAAGG-3') del SD de consenso. En este caso encontraron que la distancia óptima era 9 nt .

Por lo tanto, la distancia óptima depende de dónde se alinee la SD deseada con la secuencia SD de consenso, que de manera óptima es de 5 nt desde el principio. Siga leyendo para obtener más detalles.

Detalles

  • se considera que el RBS es grande y se extiende 20 pb a cada lado de una secuencia central de Shine-Dalgarno (SD). En estos días, a menudo escucho hablar del RBS en tamaños que son equivalentes al SD. Entonces, en el lenguaje del artículo, su pregunta se reformula como "¿cómo afecta la traducción la distancia de la SD desde el codón de inicio?"

  • la secuencia SD canónica a la que se hace referencia en el artículo es 5'-UAAGGAGGU-3'. Tiene 9 nucleótidos de largo. Las distancias entre el SD y el codón de inicio se definen como el número de nucleótidos que separan el uracilo 3' del SD de la adenina del inicio AUG.

  • Ejemplo: la distancia es de 5 nt en el siguiente ARNm

           5'.....UAAGGAGGUnnnnnAUG......3'

  • si el SD no tiene una longitud completa de 9 nt, la distancia es entre la posición donde se produciría el uracilo canónico. En el siguiente ejemplo, la distancia todavía se calcula como 5 nt:

           5'.....UAAGGAnnnnnnnnAUG......3'

  • la distancia promedio entre la secuencia SD y el codón de inicio varía considerablemente y en promedio es de 7 nt. Otros investigadores han encontrado que el espaciado "óptimo" (alrededor de 1994) osciló entre 5 y 13 nt.

  • el sitio SD se complementa con la región del ARNr 16s. El codón de inicio se complementa con el anticodón de fMet-tRNA cargado en el sitio P ribosomal. Entonces, hay dos sitios distintos en el ribosoma que contactan con el ARNm durante el inicio de la traducción.

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Nota

Disfruté investigando esta pregunta porque descubrí que mi propio conocimiento carecía de detalles empíricos sólidos. No tengo ninguna experiencia directa además de esta pequeña revisión iluminada con este tema.

Gracias por tu completa respuesta. Supongo que no me he dado cuenta de que el final de RBS está determinado por esta base U. ¿Significa esto que puede estar a 100 bases de ATG? De hecho, estoy haciendo esta pregunta porque tengo una construcción sintética con RBS anotado y algunos de ellos están muy lejos del codón de inicio. Lo que podría significar una anotación incorrecta de la siguiente secuencia de genes o que la distancia no importa tanto. Pero, por otro lado, pensé que el ribosoma debería unirse tanto al RBS como al codón de inicio al mismo tiempo, lo que no veo posible con secuencias largas.
Lo que también me preocupa son las estructuras secundarias formadas entre el RBS y la secuencia ascendente o descendente. ¿Alguna idea sobre eso? Gracias de nuevo :-)
La idea principal en el artículo de Chen al que hice referencia fue que la distancia entre la secuencia de Shine-Dalgarno/RBS y el codón de inicio está limitada por la distancia física entre los sitios complementarios en la RBS. Esta distancia parece ser de unos 5 pb. De acuerdo con este artículo anterior , el ribosoma no debería poder unirse de manera efectiva si el RBS está más allá de, digamos, 20 pb del sitio de inicio porque el ribosoma no puede estirarse lo suficiente para llegar a ambos sitios al mismo tiempo. Una nueva investigación puede tener más que decir sobre este tema.
La estructura secundaria tiene un efecto significativo en la eficiencia de la traducción. Se han observado y diseñado muchos riboreguladores. Por ejemplo, se puede diseñar una estructura secundaria de bucle de tallo alrededor de la región RBS. La región se autocomplementará en ausencia de un aptámero particular o un complemento fuerte. En su presencia, se despliega y permite que el ribosoma acceda al RBS y al sitio de inicio. Los riboreguladores diseñados permiten el control postranscripcional de la expresión génica. Isaacs et al, Naturaleza, 2004 .
Fue una pregunta interesante para investigar y disfruté aprendiendo sobre ella. Espero que aquí se formulen más preguntas provocativas y bien planteadas, y que los usuarios reaccionen a ellas saliendo y leyendo la literatura principal. Parece que eso sucede de vez en cuando. Enfriar.
Sí, veremos a dónde va este sitio... También estoy probando la calculadora RBS :-) Sería bueno si charlamos más. ¿Me escribirías a gvandova@stanford.edu?
¿Cuál es la criticidad del sitio de unión del ribosoma en relación con el codón de inicio en la traducción procariótica?
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