Las proteínas son moléculas funcionales que sostienen la vida y son estructuras tridimensionales de cadenas polipeptídicas, cadenas de aminoácidos enlazados. La configuración de los aminoácidos en esta cadena la secuencia está escrita en la secuencia de ADN. Las cadenas polipeptídicas se forman dondeEl ribosoma, la maquinaria de síntesis de proteínas, reside en una copia de la secuencia de ADN ARN mensajero. Comienza a polimerizar los aminoácidos uno por uno seleccionando entre 20 tipos de aminoácidos para agregar al enlace de acuerdo con el código genético.completado en el punto final donde la cadena se separa del ribosoma.
El proceso de sintetización de una proteína en un ribosoma se denomina "traducción", y todas las proteínas de todos los organismos vivos, incluidos los humanos, se producen mediante traducción. Se pensaba que, en el proceso de unir aminoácidos en el ribosoma, la cadena polipeptídica recién formada cadena naciente se sintetizó continuamente.
En estudios recientes de este grupo de investigación y otros, se ha hecho evidente que la fluctuación en la velocidad ocurre significativamente en la traducción - que algunas cadenas nacientes, dependiendo de la secuencia de aminoácidos, actúan sobre el ribosoma que lo está formando para ralentizar latiempo de traducción.
El grupo de investigación dirigido por Hideki Taguchi en Tokyo Tech y Koreaki Ito en la Universidad Sangyo de Kyoto descubrió que, cuando se hizo un sistema de traducción libre de células reconstituido [2] de E. coli para traducir proteínas con secuencias de aproximadamente diez aminoácidos ácidosácidos aspártico y glutámico o secuencias en las que se unen alternativamente un aminoácido ácido y un aminoácido llamado prolina, la traducción se detiene a la mitad cuando dicha secuencia se ha traducido. Este evento abortivo ocurre cuando los ribosomas que sintetizan la secuencia de aminoácidos se desestabilizan comocomo resultado de la acción de la cadena naciente los investigadores denominan esto "IRD": "desestabilización intrínseca del ribosoma". Da como resultado la división del ribosoma en subunidades grandes y pequeñas. El ribosoma, con su función de sintetizar varios mileso decenas de miles de tipos de proteínas dentro de la célula, se pensaba que estaban al mando de la unión de cualquier combinación de secuencias de aminoácidos.El IRD, en el que el ribosoma se desestabiliza durante la traducción por cadenas nacientes que él mismo está sintetizando, indica que la traducción es algo que progresa con el riesgo potencial de abortar.Las proteínas que incluyen secuencias de aminoácidos que desencadenan la IRD no pueden completar su síntesis.
A primera vista, este fenómeno de IRD puede parecer un defecto del ribosoma, pero ¿qué indica para los organismos vivos?
Los investigadores habían descubierto que los organismos vivos también poseen un mecanismo para contrarrestar el IRD. Este hallazgo los llevó a utilizar un mutante de E. coli al que le faltaba este mecanismo, con los ribosomas ligeramente desestabilizados y propensos al IRD, y analizar toda la proteína dentro de uncelular el proteoma. Como resultado, el equipo descubrió que, en el mutante, las cantidades celulares de una serie de proteínas variaban en comparación con la cepa salvaje. En particular, MgtA, una proteína de membrana que transporta iones de magnesio a las células,se encontró que se expresaba diez veces más. Curiosamente, el gen llamado mgtL y que regula la expresión de MgtA poseía una secuencia de IRD. El resultado del análisis mostró que E. coli regula la expresión de MgtA mediante un mecanismo especial que presenta el IRDfenómeno debido a la secuencia de mgtL, en respuesta a cambios en las concentraciones de magnesio en la célula.
Los iones de magnesio son necesarios para muchos procesos de la vida dentro de la célula, y se requieren para la traducción, en particular, para estabilizar el ribosoma. Por lo tanto, los hallazgos de esta investigación sugieren que E. coli adquirió un mecanismo para mantener la concentración celular de iones de magnesiomediante el uso de la capacidad IRD de mgtL para expresar una abundancia de MgtA cuando su entorno de crecimiento se vuelve pobre en magnesio. En otras palabras, un organismo vivo tiene un mecanismo para monitorear cambios en el ambiente intracelular aprovechando el fenómeno de IRD.
Desarrollos futuros
Este estudio reveló que, además de contener información que determina las estructuras tridimensionales de las proteínas, las secuencias de aminoácidos incluso tienen la capacidad de influir en la estabilidad de la maquinaria que la sintetiza y, eventualmente, abortar la traducción a mitad del ciclo. Esto fomenta nuestracomprensión de la base de los procesos de la vida, que se apoyan en la expresión regulada de la información genética. El cese temprano y prematuro de la traducción no se había considerado un proceso vital en las ciencias de la vida hasta la fecha. Taguchi y los miembros del equipo creen que su logro puedeexpandirse, junto con la prosperidad actual de las ciencias de la vida, a diversas aplicaciones, como la producción de nuevas proteínas útiles o el desarrollo de productos biofarmacéuticos.
[1] Ribosoma: un gran compuesto hecho de ARN y proteína, que sintetiza los componentes de las proteínas cadenas polipeptídicas. Lee la secuencia de nucleótidos de los ARN mensajeros y selecciona entre los 20 tipos de aminoácidos de acuerdo con el código genético del mensaje., luego los conecta en el orden especificado.
[2] Sistema de traducción libre de células reconstituido: un sistema de síntesis de proteínas in vitro que contiene solo los componentes purificados necesarios para sintetizar proteínas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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