Un polirribosoma (o polisoma o ergosoma ) es un grupo de ribosomas unidos a una molécula de ARNm como "perlas" en un "hilo". [1] Consiste en un complejo de una molécula de ARNm y dos o más ribosomas que actúan para traducir las instrucciones del ARNm en polipéptidos . Originalmente acuñados como "ergosomas" en 1963, fueron caracterizados además por Jonathan Warner, Paul M. Knopf, [2] y Alex Rich .
Los polisomas se forman durante la fase de elongación cuando los ribosomas y los factores de elongación sintetizan el polipéptido codificado. Varios ribosomas se mueven a lo largo de la región codificante del ARNm, creando un polisoma. La capacidad de múltiples ribosomas para funcionar en una molécula de ARNm explica la abundancia limitada de ARNm en la célula. [3] La estructura de los polirribosomas difiere entre los polisomas procarióticos, los polisomas eucarióticos y los polisomas unidos a la membrana. [1] La actividad polisómica se puede utilizar para medir el nivel de expresión génica mediante una técnica llamada perfil polisómico. [4]
Estructura
Las tecnologías de microscopía electrónica como la tinción, [5] el sombreado de metales [6] y las secciones de células ultrafinas fueron los métodos originales para determinar la estructura del polisoma. El desarrollo de técnicas de microscopía crioelectrónica ha permitido una mayor resolución de la imagen, lo que ha llevado a un método más preciso para determinar la estructura. Las diferentes configuraciones estructurales de polirribosomas podrían reflejar una variedad de traducción de ARNm. Una investigación de la relación de la forma polirribosomal reveló que se encontró un gran número de polisomas circulares y en zigzag después de varias rondas de traducción. Un período de traducción más largo provocó la formación de polisomas helicoidales tridimensionales densamente empaquetados. [1] Diferentes células producen diferentes estructuras de polisomas.
Procariota
Se ha descubierto que los polisomas bacterianos forman estructuras de doble fila. En esta conformación, los ribosomas se contactan entre sí a través de subunidades más pequeñas. Estas estructuras de doble hilera generalmente tienen una trayectoria helicoidal "sinusoidal" (en zigzag) o tridimensional. En la ruta "sinusoidal", hay dos tipos de contacto entre las subunidades pequeñas: "de arriba a arriba" o "de arriba a abajo". En la trayectoria helicoidal 3-D, solo se observa el contacto "de arriba a arriba". [1]
Los polisomas están presentes en las arqueas, pero no se sabe mucho sobre la estructura. [7]
Eucariota
En celdas
Los estudios in situ (en la célula) han demostrado que los polisomas eucariotas exhiben configuraciones lineales. Se encontraron hélices tridimensionales densamente empaquetadas y polisomas planos de doble hilera con empaquetamiento variable que incluía contactos "de arriba a arriba" similares a los polisomas procariotas. Los polirribosomas 3-D eucarióticos son similares a los polirribosomas 3-D procarióticos en que son "hélices zurdas densamente empaquetadas con cuatro ribosomas por turno". Este empaquetamiento denso puede determinar su función como reguladores de la traducción, encontrándose polirribosomas 3-D en células de sarcoma usando microscopía de fluorescencia. [1]
Celda libre
La microscopía de fuerza atómica utilizada en estudios in vitro ha demostrado que se pueden formar polisomas eucariotas circulares mediante ARNm poliadenilado libre en presencia de factor de iniciación eIF4E unido a la tapa 5 'y PABP unido a la cola 3' poli (A). Sin embargo, esta interacción entre la tapa y la cola de poli (A) mediada por un complejo de proteínas no es una forma única de circularizar el ARNm polisómico. Se ha descubierto que los polirribosomas topológicamente circulares se pueden formar con éxito en el sistema de traducción con ARNm sin tapa y sin cola poli (A), así como con un ARNm tapado sin cola 3'-poli (A). [1]
Unido a membrana
Los polirribosomas unidos a las membranas están restringidos por un espacio bidimensional proporcionado por la superficie de la membrana. La restricción de los contactos inter-ribosomales provoca una configuración de forma redonda que organiza los ribosomas a lo largo del ARNm de modo que los sitios de entrada y salida forman una vía suave. Cada ribosoma se gira en relación con el anterior, asemejándose a una espiral plana. [1]
Perfilado
El perfil polisómico es una técnica que utiliza cicloheximida para detener la traducción y un gradiente de sacarosa para separar el extracto celular resultante por centrifugación. [3] Los ARNm asociados a ribosomas migran más rápido que los ARNm libres y los ARNm asociados a polisomas migran más rápido que los ARNm asociados a ribosomas. Se revelan varios picos correspondientes al ARNm mediante la medición de la proteína total a través del gradiente. El ARNm correspondiente está asociado con un número creciente de ribosomas como polisomas. La presencia de ARNm a través del gradiente revela la traducción del ARNm. El perfil polisómico se aplica de manera óptima a las células y tejidos cultivados para rastrear el estado de traducción de un ARNm identificado, así como medir la densidad de los ribosomas. [4] Esta técnica se ha utilizado para comparar el estado de traducción de los ARNm en diferentes tipos de células.
Por ejemplo, el perfil polisómico se utilizó en un estudio para investigar el efecto del virus de la estomatitis vesicular (VSV) en células de mamíferos. [8] Los datos del perfil polisómico mostraron que los ARNm del hospedador son superados por los ARNm virales de los polisomas, por lo que disminuyen la traducción del ARNm del hospedador y aumentan la traducción del ARNm viral. [8]
Referencias
- ^ a b c d e f g Afonina ZA, Shirokov VA (enero de 2018). "Organización tridimensional de polirribosomas: un enfoque moderno". Bioquímica. Biokhimiia . 83 (Supl. 1): S48 – S55. doi : 10.1134 / S0006297918140055 . PMID 29544430 .
- ^ Cambra K (primavera de 2017). "Paul M. Knopf, PhD" . Medicina marrón . Universidad de Brown . Consultado el 24 de julio de 2017 .
- ^ a b King HA, Gerber AP (enero de 2016). "Perfil de translatome: métodos para el análisis a escala del genoma de la traducción de ARNm" . Sesiones informativas sobre genómica funcional . 15 (1): 22–31. doi : 10.1093 / bfgp / elu045 . PMID 25380596 .
- ^ a b Li S, Le B, Ma X, Li S, You C, Yu Y, et al. (Diciembre de 2016). Qi J (ed.). "Biogénesis de ARNip en fase en polisomas unidos a membrana en Arabidopsis" . eLife . 5 : e22750. doi : 10.7554 / eLife.22750 . PMC 5207768 . PMID 27938667 .
- ^ https://www.thefreedictionary.com/Staining+(microscopy)
- ^ https://medical-dictionary.thefreedictionary.com/metal+shadowing
- ^ French SL, Santangelo TJ, Beyer AL, Reeve JN (abril de 2007). "La transcripción y la traducción están acopladas en Archaea" . Biología Molecular y Evolución . 24 (4): 893–5. doi : 10.1093 / molbev / msm007 . PMID 17237472 .
- ^ a b Neidermyer WJ, Whelan SP (junio de 2019). "Análisis global de ARNm asociado a polisomas en células infectadas por el virus de la estomatitis vesicular" . PLOS Patógenos . 15 (6): e1007875. doi : 10.1371 / journal.ppat.1007875 . PMC 6608984 . PMID 31226162 .
enlaces externos
- Estructura teórica y experimental del polisoma.