Un sitio de unión a ribosomas , o sitio de unión a ribosomas ( RBS ), es una secuencia de nucleótidos aguas arriba del codón de inicio de una transcripción de ARNm que es responsable del reclutamiento de un ribosoma durante el inicio de la traducción . Principalmente, RBS se refiere a secuencias bacterianas, aunque se han descrito sitios internos de entrada a ribosomas (IRES) en ARNm de células eucariotas o virus que infectan a eucariotas . El reclutamiento de ribosomas en eucariotas generalmente está mediado por la tapa 5' presente en los ARNm de eucariotas.
La RBS en procariotas es una región aguas arriba del codón de inicio. Esta región del ARNm tiene el consenso 5'-AGGAGG-3', también llamada secuencia Shine-Dalgarno (SD). [1] La secuencia complementaria (CCUCCU), llamada anti-Shine-Dalgarno (ASD) está contenida en el extremo 3' de la región 16S de la subunidad ribosómica más pequeña (30S). Al encontrar la secuencia de Shine-Dalgarno, la ASD de la base del ribosoma se empareja con ella, tras lo cual se inicia la traducción. [2] [3]
Se han encontrado variaciones de la secuencia 5'-AGGAGG-3' en Archaea como regiones 5′-GGTG-3' altamente conservadas, 5 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio. Además, algunas regiones de iniciación bacteriana, como rpsA en E. coli, carecen por completo de secuencias SD identificables. [4]
Los ribosomas procarióticos comienzan la traducción de la transcripción del ARNm mientras el ADN aún se está transcribiendo. Por tanto, la traducción y la transcripción son procesos paralelos. Los ARNm bacterianos suelen ser policistrónicos y contienen múltiples sitios de unión a ribosomas. El inicio de la traducción es el paso más regulado de la síntesis de proteínas en procariotas. [5]
La tasa de traducción depende de dos factores:
La secuencia RBS afecta a ambos factores.
La proteína ribosómica S1 se une a secuencias de adenina aguas arriba del RBS. Aumentar la concentración de adenina aguas arriba del RBS aumentará la tasa de reclutamiento de ribosomas. [5]
El nivel de complementariedad de la secuencia SD del ARNm con la ASD ribosómica afecta en gran medida la eficiencia del inicio de la traducción. Una complementariedad más rica da como resultado una mayor eficiencia de iniciación. [6] Vale la pena señalar que esto solo se mantiene hasta cierto punto: se sabe que tener una complementariedad demasiado rica disminuye paradójicamente la velocidad de traducción, ya que el ribosoma está demasiado unido para continuar aguas abajo. [6]
La distancia óptima entre el RBS y el codón de inicio es variable; depende de la porción de la secuencia SD codificada en el RBS real y su distancia al sitio de inicio de una secuencia SD consenso. El espaciado óptimo aumenta la tasa de inicio de la traducción una vez que se ha unido un ribosoma. [6] En un estudio también se descubrió que la composición de los nucleótidos en la propia región espaciadora afecta la tasa de inicio de la traducción. [7]
Las estructuras secundarias formadas por RBS pueden afectar la eficiencia traduccional del ARNm, generalmente inhibiendo la traducción. Estas estructuras secundarias se forman mediante enlaces H de los pares de bases del ARNm y son sensibles a la temperatura. A una temperatura más alta de lo habitual (~42 °C), la estructura secundaria RBS de las proteínas de choque térmico se deshace, lo que permite que los ribosomas se unan e inicien la traducción. Este mecanismo permite que una célula responda rápidamente a un aumento de temperatura. [5]
El reclutamiento de ribosomas en eucariotas ocurre cuando los factores de iniciación de eucariotas elF4F y la proteína de unión a poli(A) (PABP) reconocen el ARNm cubierto en 5' y reclutan el complejo ribosomal 43S en esa ubicación. [8]
El inicio de la traducción ocurre después del reclutamiento del ribosoma, en el codón de inicio (subrayado) que se encuentra dentro de la secuencia de consenso de Kozak ACC AUG G. Dado que la secuencia de Kozak en sí no participa en el reclutamiento del ribosoma, no se considera un sitio de unión al ribosoma. [2] [8]
Se sabe que los ribosomas eucariotas se unen a las transcripciones en un mecanismo diferente al que involucra la tapa 5', en una secuencia llamada sitio de entrada interno del ribosoma . Este proceso no depende del conjunto completo de factores de iniciación de la traducción (aunque depende del IRES específico) y se encuentra comúnmente en la traducción del ARNm viral. [9]
La identificación de RBS se utiliza para determinar el sitio de inicio de la traducción en una secuencia no anotada. Esto se conoce como predicción N-terminal. Esto es especialmente útil cuando hay múltiples codones de inicio situados alrededor del sitio de inicio potencial de la secuencia codificante de la proteína. [10] [11]
La identificación de las RBS es particularmente difícil porque tienden a estar muy degeneradas. [12] Un enfoque para identificar RBS en E. coli es utilizar redes neuronales . [13] Otro enfoque es utilizar el método de muestreo de Gibbs . [10]
La secuencia Shine-Dalgarno, del RBS procariótico, fue descubierta por John Shine y Lynne Dalgarno en 1975. [1] [14] La secuencia consenso de Kozak fue identificada por primera vez por Marilyn Kozak en 1984 [15] mientras estaba en el Departamento de Ciencias Biológicas en la Universidad de Pittsburgh . [dieciséis]