Los factores de iniciación eucariotas ( eIF ) son proteínas o complejos proteicos involucrados en la fase de iniciación de la traducción eucariota . Estas proteínas ayudan a estabilizar la formación de complejos de preiniciación ribosomales alrededor del codón de inicio y son un insumo importante para la regulación génica posterior a la transcripción . Varios factores de iniciación forman un complejo con la pequeña subunidad ribosomal 40S y Met -ARNt i Met llamado complejo de preiniciación 43S (43S PIC). Factores adicionales del complejo eIF4F (eIF4A, E y G) reclutan el PIC 43S a la estructura de tapa de cinco primos del ARNm , desde donde la partícula 43S escanea 5'-->3' a lo largo del ARNm para alcanzar un codón de inicio AUG. El reconocimiento del codón de inicio por el Met-ARNt i Met promueve la liberación controlada de fosfato y eIF1 para formar el complejo de preiniciación 48S (48S PIC), seguido del reclutamiento de una gran subunidad ribosómica 60S para formar el ribosoma 80S . [1] Existen muchos más factores de iniciación eucariotas que factores de iniciación procariotas , lo que refleja la mayor complejidad biológica de la traducción eucariota. Hay al menos doce factores de iniciación eucariotas, compuestos de muchos más polipéptidos, y estos se describen a continuación. [2]
Tanto eIF1 como eIF1A se unen al complejo de ARNm-subunidad ribosómica 40S. Juntos inducen una conformación "abierta" del canal de unión del ARNm, que es crucial para el escaneo, la administración del ARNt y el reconocimiento del codón de inicio. [3] En particular, la disociación de eIF1 de la subunidad 40S se considera un paso clave en el reconocimiento del codón de inicio. [4] eIF1 y eIF1A son proteínas pequeñas (13 y 16 kDa, respectivamente en humanos) y ambas son componentes del PIC 43S . eIF1 se une cerca del sitio P ribosómico , mientras que eIF1A se une cerca del sitio A , de una manera similar a las contrapartes bacterianas relacionadas estructural y funcionalmente IF3 e IF1 , respectivamente. [5]
eIF2 es el principal complejo proteico responsable de entregar el ARNt iniciador al sitio P del complejo de preiniciación, como un complejo ternario que contiene Met- ARNt i Met y GTP (el eIF2-TC). eIF2 tiene especificidad para el ARNt iniciador cargado con metionina, lo que es distinto de otros ARNt cargados con metionina utilizados para la elongación de la cadena polipeptídica. El complejo ternario eIF2 permanece unido al sitio P mientras el ARNm se une al ribosoma 40s y el complejo comienza a escanear el ARNm. Una vez que el codón de inicio AUG es reconocido y ubicado en el sitio P, eIF5 estimula la hidrólisis de eIF2-GTP, cambiándolo efectivamente a la forma unida a GDP a través de la liberación controlada de fosfato. [2] La hidrólisis de eIF2-GTP proporciona el cambio conformacional para transformar el complejo de barrido en el complejo de iniciación 48S con la base anticodón iniciadora ARNt-Met emparejada con el AUG. Después de que se forma el complejo de iniciación, la subunidad 60S se une y eIF2 junto con la mayoría de los factores de iniciación se disocian del complejo, lo que permite que la subunidad 60S se una. eIF1A y eIF5B-GTP permanecen unidos entre sí en el sitio A y deben hidrolizarse para liberarse e iniciar adecuadamente la elongación. [6] : 191–192
El eIF2 tiene tres subunidades, eIF2 - α , β y γ . La primera subunidad α es un objetivo de la fosforilación reguladora y es de particular importancia para las células que pueden necesitar desactivar la síntesis de proteínas globalmente como respuesta a eventos de señalización celular . Cuando se fosforila, secuestra eIF2B (que no debe confundirse con eIF2β), un GEF . Sin este GEF, el GDP no puede intercambiarse por GTP y se reprime la traducción. Un ejemplo de esto es la represión de la traducción inducida por eIF2α que ocurre en los reticulocitos cuando se les priva de hierro. En el caso de la infección viral, la proteína quinasa R (PKR) fosforila eIF2α cuando se detecta dsRNA en muchos organismos multicelulares, lo que lleva a la muerte celular.
Las proteínas eIF2A y eIF2D se denominan técnicamente "eIF2", pero ninguna forma parte del heterotrímero eIF2 y parecen desempeñar funciones únicas en la traducción. En cambio, parecen estar involucradas en vías especializadas, como la iniciación o la reiniciación de la traducción "independientes de eIF2", respectivamente.
eIF3 se une de forma independiente a la subunidad ribosomal 40S , a múltiples factores de iniciación y al ARNm celular y viral. [7]
En los mamíferos, eIF3 es el factor de iniciación más grande, compuesto por 13 subunidades (am). Tiene un peso molecular de ~800 kDa y controla el ensamblaje de la subunidad ribosómica 40S en el ARNm que tiene una tapa 5' o un IRES . eIF3 puede usar el complejo eIF4F , o alternativamente durante la iniciación interna, un IRES , para posicionar la cadena de ARNm cerca del sitio de salida de la subunidad ribosómica 40S, promoviendo así el ensamblaje de un complejo de preiniciación funcional.
En muchos cánceres humanos, las subunidades de eIF3 están sobreexpresadas (subunidades a, b, c, h, i y m) y subexpresadas (subunidades e y f). [8] Un mecanismo potencial para explicar esta desregulación proviene del hallazgo de que eIF3 se une a un conjunto específico de transcripciones de ARNm reguladores de la proliferación celular y regula su traducción. [9] eIF3 también media la señalización celular a través de S6K1 y mTOR / Raptor para efectuar la regulación de la traducción. [10]
El complejo eIF4F está compuesto por tres subunidades: eIF4A , eIF4E y eIF4G . Cada subunidad tiene múltiples isoformas humanas y existen proteínas eIF4 adicionales: eIF4B y eIF4H .
eIF4G es una proteína de andamiaje de 175,5 kDa que interactúa con eIF3 y la proteína de unión a poli(A) (PABP), así como con los otros miembros del complejo eIF4F. eIF4E reconoce y se une a la estructura de la tapa 5' del ARNm, mientras que eIF4G se une a PABP, que se une a la cola de poli(A) , potencialmente circularizando y activando el ARNm unido. eIF4A, una helicasa de ARN de caja DEAD , es importante para resolver las estructuras secundarias del ARNm.
El eIF4B contiene dos dominios de unión al ARN: uno interactúa de forma no específica con el ARNm, mientras que el segundo se une específicamente a la porción 18S de la subunidad ribosomal pequeña. Actúa como un ancla, así como un cofactor crítico para el eIF4A. También es un sustrato de S6K y, cuando se fosforila, promueve la formación del complejo de preiniciación. En los vertebrados, el eIF4H es un factor de iniciación adicional con una función similar a la del eIF4B.
eIF5 es una proteína activadora de GTPasa , que ayuda a la subunidad ribosomal grande a asociarse con la subunidad pequeña. Es necesaria para la hidrólisis de GTP por eIF2.
eIF5A es el homólogo eucariota de EF-P . Ayuda con la elongación y también desempeña un papel en la terminación. EIF5A contiene el aminoácido inusual hipusina . [11]
eIF5B es una GTPasa y participa en el ensamblaje del ribosoma completo. Es el análogo eucariota funcional del IF2 bacteriano . [12]
eIF6 realiza la misma inhibición del ensamblaje de ribosomas que eIF3, pero se une a la subunidad grande .