La derivación de ribosomas es un mecanismo de iniciación de la traducción en el que los ribosomas pasan por alto, o "se desvían", partes de la región 5' no traducida para alcanzar el codón de inicio . Sin embargo, un beneficio de la derivación de ribosomas es que puede traducir hacia atrás, lo que permite almacenar más información de lo habitual en una molécula de ARNm . Se ha demostrado que algunos ARN virales utilizan la derivación de ribosomas como una forma más eficiente de traducción durante ciertas etapas del ciclo de vida viral o cuando los factores de iniciación de la traducción son escasos (por ejemplo, la escisión por proteasas virales). Algunos virus que se sabe que utilizan este mecanismo incluyen adenovirus, virus Sendai, virus del papiloma humano, pararetrovirus de la hepatitis B del pato, virus baciliformes del tungro del arroz y virus del mosaico de la coliflor . En estos virus, el ribosoma se transloca directamente desde el complejo de iniciación aguas arriba hasta el codón de inicio (AUG) sin la necesidad de desenrollar las estructuras secundarias del ARN. [1]
La traducción del ARN 35S del virus del mosaico de la coliflor (CaMV) se inicia mediante una derivación de ribosomas. [2] El ARN 35S del CaMV contiene una secuencia líder de ~600 nucleótidos que contiene de 7 a 9 marcos de lectura abiertos cortos (sORF) según la cepa. Esta secuencia líder larga tiene el potencial de formar una extensa estructura compleja de tallo-bucle, que es un elemento inhibidor para la expresión de los siguientes ORF. Sin embargo, se ha observado comúnmente la traducción de los ORF aguas abajo del líder del ARN 35S del CaMV. [3] El modelo de derivación de ribosomas indica que, con la colaboración de factores de iniciación, los ribosomas comienzan a escanear desde el extremo 5' tapado y escanean una corta distancia hasta que alcanzan el primer sORF. [4] La estructura de horquilla formada por el líder lleva el primer ORF largo a la proximidad espacial cercana de un sORF proximal a 5'. [5] Después de leer el sORF A, el ribosoma de escaneo 80S se desmonta en el codón de parada, que es el sitio de despegue de la derivación. Las subunidades ribosomales 40S siguen combinándose con el ARN y evitan el fuerte elemento estructural de tallo-bucle, aterrizan en el sitio aceptor de la derivación, reanudan el escaneo y reinician en el primer ORF largo. El sORF A 5'-proximal y la estructura de tallo-bucle en sí son dos elementos esenciales para la derivación de CaMV [5]. Los sORF con 2-15 codones y 5-10 nucleótidos entre el codón de parada de sORF y la base de la estructura del tallo son óptimos para la derivación de ribosomas, mientras que el ORF mínimo (inicio-parada) no promueve la derivación. [6]
El proceso de derivación de ribosomas se descubrió por primera vez en CaMV en 1993, y luego se informó en el virus baciliforme del tungro del arroz (RTBV) en 1996. [7] El mecanismo de derivación de ribosomas en RTBV se asemeja al de CaMV: también requiere el primer ORF corto, así como una estructura secundaria fuerte posterior. El intercambio de los elementos de derivación conservados entre CaMV y RTBV reveló la importancia de la composición de nucleótidos de la secuencia de aterrizaje para una derivación eficiente, lo que indica que el mecanismo de derivación de ribosomas está conservado evolutivamente en los pararetrovirus de plantas. [8]
Las proteínas Y del virus Sendai se inician mediante una derivación de ribosomas. Entre los 8 productos de traducción primarios del ARNm P/C del virus Sendai, el escaneo con fugas explica la traducción de las proteínas C', P y C, mientras que la expresión de las proteínas Y1 e Y2 se inicia mediante un escaneo discontinuo de derivación ribosómica. El complejo de escaneo ingresa en la tapa 5' y escanea ~50 nucleótidos de 5' UTR, y luego se transfiere a un sitio aceptor en o cerca de los codones de iniciación Y. En el caso del virus Sendai, no se requieren secuencias de sitios donantes específicos. [9] [10]
La derivación de ribosomas se observa durante la expresión de ARNm de adenovirus tardíos. Los ARNm de adenovirus tardíos contienen un líder tripartito 5', un NTR de 200 nucleótidos altamente conservado con una conformación 5' no estructurada de 25 a 44 nucleótidos seguida de un grupo complejo de estructura de horquilla estable, que confiere una traducción preferencial al reducir el requisito de eIF-4F (complejo de proteína de unión a la tapa), que es inactivado por el adenovirus para interferir con la traducción de proteínas celulares. Cuando eIF4E es abundante, la subunidad se une a la tapa 5' en los ARNm, formando un complejo eIF4 que conduce a la derivación; sin embargo, cuando eIF4E se altera o desactiva durante la infección tardía con adenovirus del choque térmico, el líder tripartito dirige de manera exclusiva y eficiente la iniciación mediante la derivación. [11]
Mientras que el adenovirus requirió de la tirosina quinasa para infectar las células sin ella al interrumpir el complejo de iniciación de la tapa conocido como el líder tripartito. Interrumpe el proceso a través de la derivación del ribosoma, en la fosforilación de la tirosina. Hay dos sitios clave para la unión del ribosoma. En la traducción del ARNm viral y la supresión de la traducción mientras se encuentra tapado por el proceso de derivación del ribosoma. [12] En el caso del ARNm tardío del adenovirus y el ARNm hsp70, en lugar del reconocimiento del codón de parada del primer ORF corto, la pausa de la traducción es causada por el escaneo del ribosoma con tres secuencias conservadas que son complementarias a la horquilla 3' del ARN ribosómico 18S. [13] El mecanismo para la derivación del ribosoma involucra la unión de la subunidad más grande aguas arriba del codón de inicio. La polimerasa puede entonces saltar usando la unión de proteínas y un golpe de potencia para evitar el codón de inicio en el ARNm codificante. Luego, el tripato se inserta en la cadena principal para crear un nuevo sitio de unión para una mayor replicación.