Un sitio de unión al ribosoma , o sitio de unión al ribosoma ( 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 . En su mayoría, RBS se refiere a secuencias bacterianas, aunque se han descrito sitios internos de entrada al ribosoma (IRES) en ARNm de células eucariotas o virus que infectan eucariotas . El reclutamiento de ribosomas en eucariotas generalmente está mediado por la tapa 5' presente en los ARNm eucariotas.
El RBS en procariotas es una región situada aguas arriba del codón de inicio. Esta región del ARNm tiene la secuencia de 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 encontrarse con la secuencia Shine-Dalgarno, la ASD 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 bacterianas, como rpsA en E. coli, carecen por completo de secuencias SD identificables. [4]
Los ribosomas procariotas comienzan la traducción del transcrito de ARNm mientras el ADN todavía se está transcribiendo. Por lo tanto, la traducción y la transcripción son procesos paralelos. El ARNm bacteriano suele ser policistrónico y contiene múltiples sitios de unión a ribosomas. La iniciación de la traducción es el paso más regulado de la síntesis de proteínas en procariotas. [5]
La velocidad de traducción depende de dos factores:
La secuencia RBS afecta a ambos factores.
La proteína ribosomal S1 se une a las 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 de ARNm SD con respecto a la secuencia de ARNm ASD ribosomal afecta en gran medida la eficiencia de la iniciación de la traducción. Una complementariedad más rica da como resultado una mayor eficiencia de iniciación. [6] Vale la pena señalar que esto solo se cumple hasta cierto punto: se sabe que tener una complementariedad demasiado rica disminuye paradójicamente la tasa de traducción, ya que el ribosoma queda entonces demasiado unido para continuar en sentido descendente. [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 de su distancia al sitio de inicio de una secuencia SD de 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 nucleótidos en la región espaciadora afectaba la tasa de inicio de la traducción. [7]
Las estructuras secundarias formadas por el RBS pueden afectar la eficiencia de la traducción del ARNm, generalmente inhibiendo la traducción. Estas estructuras secundarias se forman mediante la unión de hidrógeno 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 del 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 eucariotas elF4F y la proteína de unión a poli(A) (PABP) reconocen el ARNm protegido en 5' y reclutan el complejo de ribosomas 43S en esa ubicación. [8]
La iniciación 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 está involucrada en el reclutamiento del ribosoma, no se considera un sitio de unión del ribosoma. [2] [8]
Se sabe que los ribosomas eucariotas se unen a las transcripciones mediante un mecanismo distinto del que implica la tapa 5', en una secuencia denominada sitio de entrada interno al ribosoma . Este proceso no depende del conjunto completo de factores de iniciación de la traducción (aunque esto depende del IRES específico) y se encuentra comúnmente en la traducción del ARNm viral. [9]
La identificación de los 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 RBS es particularmente difícil, porque tienden a estar altamente degenerados. [12] Un enfoque para identificar RBS en E. coli es usar redes neuronales . [13] Otro enfoque es usar el método de muestreo de Gibbs . [10]
La secuencia Shine-Dalgarno, del procariota RBS, fue descubierta por John Shine y Lynn Dalgarno en 1975. [1] [14] La secuencia de consenso de Kozak fue identificada por primera vez por Marilyn Kozak en 1984 [15] mientras estaba en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Pittsburgh . [16]