Un factor de liberación es una proteína que permite la terminación de la traducción al reconocer el codón de terminación o el codón de terminación en una secuencia de ARNm . Se llaman así porque liberan nuevos péptidos del ribosoma.
Factor de liberación de la cadena de péptidos, clase bacteriana 1 | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | PCRF | |||||||
Pfam | PF03462 | |||||||
InterPro | IPR005139 | |||||||
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Factor de liberación de cadena peptídica, clase 1 bacteriana, dominio PTH , GGQ | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | RF-1 | |||||||
Pfam | PF00472 | |||||||
Clan pfam | CL0337 | |||||||
InterPro | IPR000352 | |||||||
PROSITE | PS00745 | |||||||
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Fondo
Durante la traducción de ARNm, la mayoría de los codones son reconocidos por moléculas de ARNt "cargadas" , llamadas aminoacil-ARNt porque están adheridas a aminoácidos específicos correspondientes a cada anticodón de ARNt . En el código genético estándar , hay tres codones de terminación de ARNm: UAG ("ámbar"), UAA ("ocre") y UGA ("ópalo" o "umber"). Aunque estos codones de terminación son tripletes al igual que los codones ordinarios, los ARNt no los decodifican. Mario Capecchi descubrió en 1967 que, en cambio, los ARNt normalmente no reconocen codones de terminación en absoluto, y que lo que llamó "factor de liberación" no era una molécula de ARNt sino una proteína. [1] Posteriormente, se demostró que diferentes factores de liberación reconocen diferentes codones de parada. [2]
Clasificación
Hay dos clases de factores de liberación. Los factores de liberación de clase 1 reconocen los codones de terminación; se unen al sitio A del ribosoma de una manera que imita al del ARNt , liberando el nuevo polipéptido a medida que desmonta el ribosoma. [3] [4] Los factores de liberación de clase 2 son GTPasas que mejoran la actividad de los factores de liberación de clase 1. Ayuda a la RF de clase 1 a disociarse del ribosoma. [5]
Los factores de liberación bacteriana incluyen RF1, RF2 y RF3 (o PrfA, PrfB, PrfC en la nomenclatura génica del "factor de liberación de péptidos"). RF1 y RF2 son RF de clase 1: RF1 reconoce UAA y UAG, mientras que RF2 reconoce UAA y UGA. RF3 es el factor de liberación de clase 2. [6] Los factores de liberación eucariotas y arqueales son similares, con el nombre cambiado a "eRF" para "factor de liberación eucariota" y viceversa. a / eRF1 puede reconocer los tres codones de parada, mientras que eRF3 (las arqueas usan EF-1α en su lugar) funciona igual que RF3. [6] [7]
a / eRF1 ( InterPro : IPR004403 ) no muestran una similitud de secuencia significativa con sus contrapartes bacterianas y se considera que forman una familia separada. [8] Los RF3 están relacionados evolutivamente entre sí. El RF3 bacteriano es similar al EF-G, mientras que el eRF3 eucariota es similar al eEF-1 α. [9] De acuerdo con su origen simbiótico, las mitocondrias y plastidios eucariotas utilizan factores de liberación de clase I de tipo bacteriano. [10] A abril de 2019[actualizar], no se pueden encontrar informes definitivos de un factor de liberación de organelos de clase II.
Genes humanos
Estructura y función
Se han resuelto las estructuras cristalinas para el ribosoma 70S bacteriano unido a cada uno de los tres factores de liberación, revelando detalles en el reconocimiento de codones por RF1 / 2 y la rotación de RF3 similar a EF-G. [11] Se han obtenido estructuras crio-EM para el ribosoma 80S de mamalia eucariota unido a eRF1 y / o eRF3, proporcionando una visión de los reordenamientos estructurales causados por los factores. Ajustar las imágenes EM a estructuras cristalinas previamente conocidas de partes individuales proporciona identificación y una vista más detallada del proceso. [12] [13]
En ambos sistemas, el RF3 de clase II (e) se une al sitio GTPasa universal en el ribosoma, mientras que los RF de clase I ocupan el sitio A. [11]
Bacteriano
Los factores de liberación bacterianos de clase 1 se pueden dividir en cuatro dominios. Los dominios de importación catalítica son: [11]
- El motivo "tripéptido anticodón" en el dominio 2,
P[AV]T
en RF1 ySPF
en RF2. Solo un residuo participa realmente en el reconocimiento del codón de terminación mediante enlaces de hidrógeno. - El motivo GGQ en el dominio 3, crítico para la actividad peptidil-tRNA hidrolasa (PTH).
Como RF1 / 2 se encuentra en el sitio A del ribosoma, los dominios 2, 3 y 4 ocupan el espacio en el que se cargan los ARNt durante el alargamiento. El reconocimiento del codón de parada activa el RF, enviando el motivo GGQ al centro de la peptidil transferasa (PTC) junto al extremo 3 'del ARNt del sitio P. Por hidrólisis del peptidil-tRNA, el péptido se suelta y se libera. Todavía se necesita RF3 para liberar RF1 / 2 de este complejo de terminación de traducción. [11]
Después de liberar el péptido, todavía se requiere el reciclaje ribosómico para vaciar el ARNt y el ARNm del sitio P y hacer que el ribosoma vuelva a ser utilizable. Esto se hace dividiendo el ribosoma con factores como IF1 - IF3 o RRF - EF-G . [14]
Eucariotas y arqueas
eRF1 se puede dividir en cuatro dominios: N-terminal (N), Medio (M), C-terminal (C), más un minidominio:
- El dominio N es responsable del reconocimiento del codón de parada. Los motivos incluyen
TASNIKS
yYxCxxxF
. - Un motivo GGQ en el dominio M es crítico para la actividad de la peptidil-tRNA hidrolasa (PTH).
A diferencia de la versión bacteriana, eRF1-eRF3-GTP se une en un GRFTLRD
subcomplejo , a través de un motivo en RF3. El reconocimiento del codón de parada hace que eRF3 hidrolice el GTP, y el movimiento resultante coloca el GGQ en el PTC para permitir la hidrólisis. El movimiento también provoca un movimiento de + 2 nt de la huella del complejo de pre-terminación. [12] El complejo archaeal aRF1-EF1α-GTP es similar. [15] El mecanismo de activación es similar al del aa-tRNA - EF-Tu –GTP. [13]
Un sistema homólogo es Dom34 / Pelota - Hbs1 , un sistema eucariota que rompe los ribosomas estancados. No tiene GGQ. [13] El reciclaje y la desintegración están mediados por ABCE1 . [16] [17]
Referencias
- ^ Capecchi MR (septiembre de 1967). "Terminación de la cadena polipeptídica in vitro: aislamiento de un factor de liberación" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 58 (3): 1144–51. Código Bibliográfico : 1967PNAS ... 58.1144C . doi : 10.1073 / pnas.58.3.1144 . PMC 335760 . PMID 5233840 .
- ^ Scolnick E, Tompkins R, Caskey T, Nirenberg M (octubre de 1968). "Factores de liberación que difieren en especificidad para los codones terminadores" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 61 (2): 768–74. Código Bibliográfico : 1968PNAS ... 61..768S . doi : 10.1073 / pnas.61.2.768 . PMC 225226 . PMID 4879404 .
- ^ Brown CM, Tate WP (diciembre de 1994). "Reconocimiento directo de señales de parada de ARNm por factor de liberación de cadena polipeptídica dos de Escherichia coli". La Revista de Química Biológica . 269 (52): 33164–70. PMID 7806547 .
- ^ Scarlett DJ, McCaughan KK, Wilson DN, Tate WP (abril de 2003). "Mapeo de motivos funcionalmente importantes SPF y GGQ del factor de liberación de decodificación RF2 al ribosoma de Escherichia coli por huella de radicales hidroxilo. Implicaciones para el mimetismo macromolecular y cambios estructurales en RF2" . La Revista de Química Biológica . 278 (17): 15095-104. doi : 10.1074 / jbc.M211024200 . PMID 12458201 .
- ^ Jakobsen CG, Segaard TM, Jean-Jean O, Frolova L, Justesen J (2001). "[Identificación de un nuevo factor de liberación de terminación eRF3b que expresa la actividad de eRF3 in vitro e in vivo]". Molekuliarnaia Biologiia . 35 (4): 672–81. PMID 11524954 .
- ^ a b Weaver RF (2005). Biología molecular . Nueva York, NY: McGraw-Hill. págs. 616–621 . ISBN 978-0-07-284611-9.
- ^ Saito K, Kobayashi K, Wada M, Kikuno I, Takusagawa A, Mochizuki M, et al. (Noviembre de 2010). "Papel omnipotente del factor de elongación de arqueas 1 alfa (EF1α en elongación y terminación traslacionales, y control de calidad de la síntesis de proteínas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 107 (45): 19242–7. Bibcode : 2010PNAS..10719242S . doi : 10.1073 / pnas.1009599107 . PMC 2.984.191 . PMID 20974926 .
- ^ Buckingham RH, Grentzmann G, Kisselev L (mayo de 1997). "Factores de liberación de la cadena polipeptídica" . Microbiología molecular . 24 (3): 449–56. doi : 10.1046 / j.1365-2958.1997.3711734.x . PMID 9179839 .
Los métodos estándar de comparación de secuencias no muestran similitudes significativas entre los factores procarióticos RF1 / 2 y RF1
- ^ Inagaki Y, Ford Doolittle W (junio de 2000). "Evolución del sistema de terminación de traducción eucariota: orígenes de factores de liberación". Biología Molecular y Evolución . 17 (6): 882–9. doi : 10.1093 / oxfordjournals.molbev.a026368 . PMID 10833194 .
- ^ Duarte I, Nabuurs SB, Magno R, Huynen M (noviembre de 2012). "Evolución y diversificación de la familia de factores de liberación de orgánulos" . Biología Molecular y Evolución . 29 (11): 3497–512. doi : 10.1093 / molbev / mss157 . PMC 3472500 . PMID 22688947 .
- ^ a b c d Zhou J, Korostelev A, Lancaster L, Noller HF (diciembre de 2012). "Estructuras cristalinas de ribosomas 70S unidas a factores de liberación RF1, RF2 y RF3" . Opinión actual en biología estructural . 22 (6): 733–42. doi : 10.1016 / j.sbi.2012.08.004 . PMC 3982307 . PMID 22999888 .
- ^ a b Taylor D, Unbehaun A, Li W, Das S, Lei J, Liao HY, Grassucci RA, Pestova TV, Frank J (noviembre de 2012). "Estructura crio-EM del complejo de terminación asociado al factor de liberación eRF1-eRF3 de mamífero eucariota" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 109 (45): 18413–8. Código bibliográfico : 2012PNAS..10918413T . doi : 10.1073 / pnas.1216730109 . PMC 3494903 . PMID 23091004 .
- ^ a b c des Georges A, Hashem Y, Unbehaun A, Grassucci RA, Taylor D, Hellen CU, Pestova TV, Frank J (marzo de 2014). "Estructura del complejo de pre-terminación ribosomal de mamífero asociado con eRF1.eRF3.GDPNP" . Investigación de ácidos nucleicos . 42 (5): 3409–18. doi : 10.1093 / nar / gkt1279 . PMC 3950680 . PMID 24335085 .
- ^ Pavlov, MI; Antoun, A; Lovmar, M; Ehrenberg, M (18 de junio de 2008). "Funciones complementarias del factor de iniciación 1 y el factor de reciclaje de ribosomas en la división del ribosoma 70S" . El diario EMBO . 27 (12): 1706-17. doi : 10.1038 / emboj.2008.99 . PMC 2435134 . PMID 18497739 .
- ^ Kobayashi, K; Saito, K; Ishitani, R; Está bien; Nureki, O (octubre de 2012). "Base estructural para la terminación de la traducción por archaeal RF1 y complejo EF1α unido a GTP" . Investigación de ácidos nucleicos . 40 (18): 9319–28. doi : 10.1093 / nar / gks660 . PMC 3467058 . PMID 22772989 .
- ^ Becker, T; Franckenberg, S; Wickles, S; Shoemaker, CJ; Ira, AM; Armache, JP; Sieber, H; Ungewickell, C; Berninghausen, O; Daberkow, yo; Karcher, A; Thomm, M; Hopfner, KP; Verde, R; Beckmann, R (22 de febrero de 2012). "Base estructural del reciclaje de ribosomas altamente conservados en eucariotas y arqueas" . Naturaleza . 482 (7386): 501–6. Código Bib : 2012Natur.482..501B . doi : 10.1038 / nature10829 . PMC 6878762 . PMID 22358840 .
- ^ Hellen, Christopher UT (octubre de 2018). "Terminación de traducción y reciclaje de ribosomas en eucariotas" . Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología . 10 (10): a032656. doi : 10.1101 / cshperspect.a032656 . PMC 6169810 . PMID 29735640 .
enlaces externos
- Terminación + Liberación + Factor en la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Encabezados de temas médicos (MeSH)