Una señal de terminación es una secuencia que señala el final de la transcripción o traducción . [1] Las señales de terminación se encuentran al final de la parte del cromosoma que se está transcribiendo durante la transcripción del ARNm . Las señales de terminación detienen la transcripción, asegurando que solo se transcriban las partes del cromosoma que codifican genes. [1] La transcripción comienza en el promotor cuando la ARN polimerasa , una enzima que facilita la transcripción del ADN en ARNm, se une a un promotor , desenrolla la estructura helicoidal del ADN y utiliza el ADN monocatenario como plantilla para sintetizar ARN. [1] Una vez que la ARN polimerasa alcanza la señal de terminación, se termina la transcripción. [1] En las bacterias, hay dos tipos principales de señales de terminación: terminadores intrínsecos y dependientes de factores. [1] En el contexto de la traducción, una señal de terminación es el codón de parada en el ARNm que provoca la liberación del péptido en crecimiento del ribosoma . [2]
Las señales de terminación desempeñan un papel importante en la regulación de la expresión génica, ya que marcan el final de la transcripción de un gen y determinan qué secuencias de ADN se expresan en la célula. [1] Los niveles de expresión de ciertos genes se pueden aumentar inhibiendo los terminadores de señales, conocidos como antiterminación, lo que permite que la transcripción continúe más allá del sitio de la señal de terminación. [1] Esto puede ser deseable en condiciones celulares específicas. [1]
Además, a veces, las señales de terminación se pasan por alto en la transcripción y la traducción, lo que da como resultado una transcripción o traducción no deseada más allá de la señal de terminación. [3] Para abordar este problema, las señales de terminación se pueden optimizar para aumentar la eficiencia de la terminación. [3]
Los dos tipos de señales de terminación en las bacterias son terminadores intrínsecos y dependientes de factores. [4] La terminación intrínseca ocurre cuando una secuencia específica en la cadena de ARN en crecimiento provoca el desprendimiento de la ARN polimerasa del complejo ARN-ADN. [4] En E. coli , una señal de terminación intrínseca consiste en una horquilla de ARN que tiene altas cantidades de guanina y citosina , así como una región alta en nucleobases de uracilo . [4]
Los terminadores dependientes de factores requieren proteínas para una terminación adecuada. [4] Un ejemplo es la terminación dependiente de rho, un mecanismo de terminación común encontrado en bacterias que implica la unión de la proteína Rho para eliminar la ARN polimerasa del complejo ADN-ARN. [4]
La antiterminación implica la inhibición de los terminadores de señales. [4] Se evita que la ARN polimerasa se separe del ARN en respuesta a una señal de terminación, lo que aumenta la expresión génica posterior. [4]
La antiterminación puede ocurrir de diversas maneras. [4] Algunos antiterminadores interrumpen las señales de terminación al inhibir la generación de la horquilla de ARN, mientras que otros antiterminadores son proteínas que se unen a la ARN polimerasa y hacen que esta continúe la transcripción más allá de las señales de terminación. [4] Dependiendo del entorno de la célula, la antiterminación puede ser crucial para la supervivencia celular. [4] Estos mecanismos antiterminación son cruciales cuando la célula está bajo estrés, lo que permite una mayor expresión de genes posteriores que son necesarios en circunstancias extremas. [4]
La eficiencia de terminación de la ARN polimerasa T7 es de alrededor del 74%, lo que crea problemas cuando la ARN polimerasa T7 se utiliza para producir proteínas recombinantes . [3] En este proceso, el gen objetivo se inserta en un plásmido y es regulado por el promotor T7 ; la ARN polimerasa T7 se utiliza para transcribir el gen objetivo. [3] Debido a la ineficiencia de la terminación, la lectura continua puede resultar en una mayor regulación de los genes posteriores que pueden ser cruciales para la función de la célula huésped. [3] Los genes marcadores seleccionables que están aguas abajo del sitio de inserción del gen objetivo y los genes que codifican proteínas reguladoras pueden tener una expresión alterada como resultado. [3] Por lo tanto, se necesita una terminación adecuada de la transcripción para la estabilidad del plásmido en las células huésped para la producción adecuada de proteínas recombinantes. [3] Se han realizado investigaciones para identificar señales de terminación que produzcan una mayor eficiencia de terminación mediante la ingeniería de señales de terminación a partir de una variedad de componentes de señales de terminación. [3] Algunas señales de terminación diseñadas han producido una eficiencia de terminación de hasta el 99%, lo que representa una mejora significativa con respecto a la eficiencia de terminación nativa asociada con la ARN polimerasa T7 del 74%. [3]
En la traducción, la eficiencia de terminación depende del contexto de la señal de terminación (codón de terminación). [2] Tradicionalmente, la señal de terminación para la traducción es una secuencia de 3 nucleobases llamada codón de terminación. [2] La investigación ha demostrado que las nucleobases que rodean el codón de terminación pueden afectar la eficiencia de terminación. [2] Específicamente, la cuarta base (nucleobase directamente después del codón de terminación) tiene un impacto significativo en la eficiencia de terminación. [2] En particular, cuando la nucleobase en la cuarta posición es una purina ( adenina o guanina ), la eficiencia de terminación mejora. [2] Las pirimidinas ( citosina o uracilo ) en la cuarta posición dan como resultado una menor eficiencia de terminación. [2] Se ha encontrado que los genes altamente expresados tienen una mayor eficiencia de terminación debido a la presencia de una purina en la cuarta posición. [2]