¿Por qué hay codones de inicio y de parada?

Los codones de inicio y finalización son instrucciones para que el ribosoma inicie y detenga la síntesis de proteínas, respectivamente.

La región entre el codón de inicio y finalización (incluidos ellos) se denomina ORF (marco de lectura abierto) o, a veces, CDS (secuencia de codificación).

¿Por qué el ribosoma necesita instrucciones explícitas para iniciar y detener?

El ribosoma reconoce un ARN como ARNm si tiene ciertas características. En las bacterias y otros procariotas hay una región en el ARNm llamada Sitio de unión al ribosoma (RBS) que ayuda en el reclutamiento inicial del ribosoma. En eucariotas hay secuencias de consenso de Kozak que ayudan en la identificación de un sitio de inicio. Cuando el ribosoma encuentra un AUGcodón, tienen lugar las reacciones de iniciación (hay algunas proteínas llamadas factores de iniciación que ayudan en este proceso). El ribosoma sigue moviéndose a lo largo del ARNm y produciendo un polipéptido a menos que encuentre un codón de parada. Cuando lo hace, entran en juego otras proteínas llamadas factores de liberación y desalojan el ribosoma del ARNm.

¿Qué pasa con un segundo AUGcodón?

Si el ribosoma encuentra otro AUGcodón después del inicio, lo considerará como un codón para la metionina. Sin embargo, hay situaciones en las que el segundo AUGpuede actuar como un sitio de inicio alternativo. Puedes ver este documento para más detalles.

¿Por qué es esencial el codón de parada?

Puede imaginar una situación en la que el ribosoma simplemente llega al final del ARNm, ¿por qué detenerlo? La razón de esto es que el término 3' del ARNm generalmente tiene regiones reguladoras y, lo que es más importante, colas poli-A (en eucariotas) que no deben traducirse. Además, el codón de parada también indica al ribosoma que se desprenda del ARNm. Si tales procesos no existieran, el ribosoma permanecería unido al ARN.

Si solo tuviera un codón de terminación, ¿eso también implicaría que el siguiente codón fue el de inicio?

No. Porque el codón de parada funciona solo cuando la traducción ya ha comenzado. Sin embargo, no es esencial que el codón de terminación deba ser seguido por el 3'UTR. Por lo general, en las bacterias, un solo ARNm codifica múltiples proteínas. Hay muchos ORF alineados uno tras otro; estos ARNm se denominan ARNm policistrónicos . En estos casos, hay otro codón de inicio un poco por delante de un codón de terminación anterior.

No todo el ARN se traduce en proteínas. En realidad, la mayor parte es para regulación y, a veces, para uso desconocido. Hay regiones no codificantes antes del codón de inicio y después del codón de parada. De ahí la necesidad de ambos.

Es importante tener codones de inicio y finalización para que la maquinaria molecular de la célula (ribosoma, etc.) "sepa" dónde comienza y termina la transcripción real. Esto es especialmente importante, ya que el ARNm maduro contiene regiones no traducidas que tienen importancia reguladora. Estas regiones ocurren en ambos lados de la secuencia de codificación llamada 5' y 3'UTR (región no traducida), luego también tiene la región CAP y la cola poli-A, vea la ilustración a continuación (desde aquí ):

Solo desea que la secuencia de codificación entre el inicio y el final se traduzca en una proteína y para reconocer estos bordes necesita un marcador específico. Detrás del codón de parada hay una secuencia no traducida, no directamente el siguiente gen.

Además, hay una gran cantidad de especies de ARN no codificantes , como miARN, siARN, ARNln, etc., que cumplen propósitos regulatorios, desempeñan un papel en el empalme, la replicación, etc. Estos no se traducirán en una proteína (esto probablemente bloquearía el ribosomas y también costaría inmensas cantidades de energía) ya que no darían proteínas útiles.

Además de ayudar a definir la región para la traducción en el ARNm, el codón de parada también evita que las transcripciones que han sido desplazadas por una mutación se traduzcan en proteínas grandes, y también ayuda a marcar el ARNm para su destrucción (descomposición del ARN mediada por tonterías). Esto se debe a que, en una secuencia aleatoria, un codón tiene 3/64 de posibilidades de ser un codón de parada, por lo que en una secuencia de genes con cambio de marco de repente hay muchos. El codón de terminación prematuro finalizará prematuramente la primera ronda de traducción, pero si todavía está presente alguna maquinaria para el empalme del ARNm (no está en el codón de terminación normal), el ARNm se destruirá para que no pueda generar proteínas mutadas adicionales. .