¿La traducción tiene una forma de prevenir el desajuste entre los codones de ARNm y los anticodones de ARNt?

Resumen

Ocurren interacciones codón-anticodón no afines en el ribosoma, pero normalmente no dan como resultado una incorporación incorrecta de aminoácidos en la proteína. Esto se debe a que el aminoacil-tRNA se une al sitio A ribosómico en un complejo EF-1A-aminoacil-tRNA-GTP, y debe ocurrir la hidrólisis de GTP antes de que se pueda formar el enlace peptídico. La interacción no afín parece ser incapaz de desencadenar esta hidrólisis y se disocia del ribosoma.

Explicación más detallada

El enlace de hidrógeno entre las bases del codón de ARNm y el anticodón de ARNt es la base de la especificidad de la decodificación. Es fácil ver que un codón como 5'-GGG-3' formaría nueve enlaces de hidrógeno con un anticodón 3'-CCC-5', pero ninguno con un anticodón 3'-AAA-5'. Sin embargo, como aclara la pregunta, la situación no es tan simple si dos de las bases de codones forman los enlaces de hidrógeno correctos. A continuación se muestra un ejemplo más revelador (aquí con el mismo tRNA, pero diferentes codones), donde la diferencia entre un his-tRNA que interactúa con un codón His y un codón Gln es solo la fuerza de un par de bases de 'bamboleo' GU, a menudo considerado como el de un solo enlace de hidrógeno. Ciertamente, hay una diferencia en la energía de las dos interacciones, pero no lo suficiente como para evitar una cantidad significativa de errores de codificación.

La respuesta a este enigma resultó ser la solución a otro enigma de larga data: por qué se requiere GTP en la unión de aminoacil-tRNA al sitio A del ribosoma, que está dirigido por EF-1A (originalmente conocido como en bacterias como EF-Tu). El GTP no es necesario para la formación de enlaces peptídicos; la energía para ello la proporciona el ATP en la reacción de la tRNA sintetasa. Resulta que el papel de GTP es mantener la fidelidad de la traducción. La hidrólisis de GTP solo ocurre cuando se une el tRNA correcto, presumiblemente la conformación de la interacción incorrecta no permite que esto ocurra, por lo que el tRNA no cognado eventualmente se disociará del ribosoma.

Es interesante que el otro factor de elongación, EF-2 (EF-G), involucrado en la translocación del peptidil-tRNA, se une al mismo sitio en el ribosoma en un complejo con GTP, y que la translocación y eliminación del tRNA desacilado sólo puede ocurrir después de la hidrólisis de GTP. Es como si el requisito de hidrólisis de GTP garantizara que el sistema tenga la conformación correcta antes de que avance el siguiente paso del complejo proceso.

Referencias

Berg et al. proporciona una cuenta general, disponible gratuitamente en línea. Se puede encontrar una consideración estructural más detallada en una revisión de Nilsson y Nissen , que requiere acceso a la biblioteca.