Un factor de hibernación es una proteína utilizada por las células para inducir un estado latente al ralentizar o detener el metabolismo celular . [1] Esto puede ocurrir durante períodos de estrés, [1] de forma aleatoria para asignar "supervivientes designados" en una población, [1] o cuando las bacterias dejan de crecer (entran en fase estacionaria ). [2] Los factores de hibernación pueden hacer una variedad de cosas, incluido el desmantelamiento de la maquinaria celular y la detención de la expresión genética, pero los factores de hibernación más importantes se unen al ribosoma y detienen la producción de proteínas , que consume una gran fracción de la energía en una célula. [1] [2]
La hibernación de los ribosomas ocurre cuando los factores de hibernación de los ribosomas se unen al ribosoma y detienen la producción de proteínas. La hibernación de los ribosomas es casi omnipresente en las bacterias , así como en los plástidos de las plantas, y también puede estar presente en eucariotas . [2] Los factores de hibernación de los ribosomas pueden simplemente inactivar los ribosomas (RaiA, Balon), unir pares en dímeros inactivos llamados ribosomas 100 S (RMF y HPF) o interferir en varias etapas del ciclo de traducción (RsfS, YqjD, SRA y EttA). [2] [3] Un indicador de la hibernación de los ribosomas es la presencia de una gran cantidad de ribosomas 100S, que pueden constituir hasta el 60% de los ribosomas en una célula a la vez. [2]
Tres proteínas, RMF, RaiA y HPF, solo se encuentran en la gran clase de bacterias gammaproteobacteria . [2] RMF (factor de modulación de ribosomas) es una proteína pequeña, típicamente producida en condiciones de estrés y carencia de nutrientes, [4] que es el factor principal en la formación de ribosomas 100S. [2] Durante el proceso de formación, RMF une ribosomas 70S (estándar) para formar dímeros de ribosomas 90S. [2] Estos dímeros 90S son convertidos por HPF (factor promotor de hibernación) para formar dímeros 100S maduros. [2] Se cree que una tercera proteína, RaiA (inhibidor asociado a ribosomas A) inactiva los ribosomas 70S solos y los estabiliza, evitando que se conviertan en ribosomas 100S. [2] La mayoría de las proteobacterias no gamma, así como algunos plástidos vegetales, contienen en cambio un homólogo HPF que puede formar ribosomas 100S por sí mismo. [2]
Balon (en español "pelota", por su homólogo Pelota) [5] es una proteína factor de hibernación que se encuentra en la bacteria adaptada al frío Psychrobacter urativorans . [5] La proteína fue descubierta accidentalmente por un investigador que involuntariamente dejó una muestra de P. urativorans en un balde de hielo durante demasiado tiempo, sometiéndola a un choque de frío , a través de exploraciones crio-EM posteriores de los ribosomas del organismo. [1] A diferencia de otros factores, Balon puede unirse al ribosoma mientras la producción de proteínas está en proceso. [1] Esto es importante para una respuesta rápida al estrés porque en algunas células, la producción de proteínas puede tardar hasta 20 minutos en completarse. [6] Balon hace esto en lugar de bloquear físicamente el sitio A del ribosoma, como lo hacen otros factores de hibernación, uniéndose cerca pero no a través del canal, lo que le permite unirse al ribosoma independientemente de si se está produciendo proteína. [1] Se han encontrado parientes genéticos de Balon en el 20% de los genomas bacterianos catalogados en bases de datos públicas, pero están ausentes en Escherichia coli y Staphylococcus aureus , los modelos más utilizados para la latencia celular. [1]
El factor silenciador de ribosomas (RsfS) inhibe la traducción al impedir que las subunidades 30S y 50S del ribosoma se unan entre sí nuevamente después de que se dividen durante el reciclaje de ribosomas . [2] También se ha sugerido que es un factor de biogénesis de ribosomas en lugar de un factor de hibernación. [7]
La SRA (proteína asociada a ribosoma inducida por fase estacionaria) no se comprende bien a partir de 2018. [2] [ necesita actualización ] Es una proteína pequeña de 45 aminoácidos y está estrechamente asociada con la subunidad ribosómica 30S. [2] Aumenta de un promedio de 0,1 moléculas por ribosoma a 0,4 por ribosoma durante la transición a la fase estacionaria y permanece así durante varios días. [2]
YqjD es una proteína de membrana interna específica de la fase estacionaria. Se une a los ribosomas 70S y 100S y se ha propuesto a partir de 2018 [ necesita actualización ] para mediar la localización (movimiento) de los ribosomas hibernantes a la membrana celular. [2] Si bien las células que carecen de YqjD no tienen tasas de crecimiento alteradas de la composición de ribosomas, los niveles artificialmente altos de esta proteína detienen rápidamente el crecimiento dependiendo de la capacidad de unión a los ribosomas de la proteína. [2]
EttA (Energy-dependent translational throttle A) es una proteína de unión a ATP de la familia ABC-F que se cree que modula la tasa de traducción en función del nivel de energía de una célula. [2] Cuando los niveles de ADP (ATP degradado, que indica baja energía) son altos, la proteína inhibe la actividad de los ribosomas, lo que permite la traducción a altos niveles de ATP. [2] EttA interfiere específicamente después de la formación del primer enlace peptídico en la nueva proteína y antes del primer paso de translocación inducido por EF-G . [2]