El estudio proporciona nuevos conocimientos sobre la dinámica de elongación de las células eucariotas.

La vida depende del funcionamiento preciso de las muchas proteínas que los ribosomas sintetizan en las células. Este grupo diverso de proteínas, conocido como proteomas, se mantiene gracias a la fuerte elongación traduccional de las secuencias de aminoácidos que se produce en los ribosomas. mecanismos de traducción que aseguran que se formen cadenas nacientes de polipéptidos-; Largas cadenas de aminoácidos, alargadas sin romperse, se conservan en todos los organismos vivos. Sin embargo, las tasas de elongación no son constantes. La elongación a menudo se ve interrumpida por interacciones entre polipéptidos nacientes cargados positivamente y ARN ribosomal cargado negativamente.

Los estudios lo han encontrado en procariotas. Escherichia coli En las células, las cadenas peptídicas nacientes no solo interrumpen el proceso de elongación, sino que también desestabilizan los propios ribosomas. Este tipo de terminación prematura de la traducción se denomina inestabilidad ribosomal intrínseca (IRD). La evidencia sugiere que la IRD fue desencadenada principalmente por péptidos nacientes N-terminales ricos en secuencias de ácido aspártico y glutámico. Dado que los mecanismos de traducción estaban conservados, los investigadores comenzaron a preguntarse si un fenómeno similar podría observarse en las células de los organismos eucariotas, como plantas, hongos y animales.

Recientemente, un equipo de investigadores de Japón, dirigido por el profesor Hideki Taguchi del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), logró dar algunas respuestas a esta pregunta. En su reciente estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza, el equipo utilizó células de levadura en ciernes y un sistema de traducción libre de células reconfigurado para investigar el fenómeno de IRD en eucariotas. «Estudios anteriores han explorado el efecto del ácido aspártico y la secuencia del ácido glutámico en la traducción ribosómica bacteriana. Sin embargo, no hay mucho relevante para las células eucariotas. Por lo tanto, elegimos un organismo eucariota como la levadura para investigar la terminación temprana de la traducción y si hay cualquier mecanismo presente para contrarrestar la IRD”, explica el profesor Taguchi, uno de los autores del estudio.

El equipo descubrió que, de manera similar a las bacterias, las cadenas peptídicas nacientes enriquecidas con ácido aspártico (D) o glutámico (E) en sus regiones N-terminales abortaban la traducción en células de levadura por IRD. También encontraron que la acumulación de peptidil-tRNA inhibía el crecimiento celular en levaduras que carecían de peptidil-tRNA hidrolasa, una enzima celular esencial.

Los peptidil-tRNA producidos por IRD son escindidos por peptidil-tRNA hidrolasa, que recicla los peptidil-tRNA fuera del complejo ribosomal. La acumulación de estos ARN peptídicos abortados es tóxica, porque la levadura que carece de la enzima no puede crecer cuando las secuencias propensas a IRD se sobreexpresan».

Profesor Hideki Taguchi, Instituto de Tecnología de Tokio

Sin embargo, el análisis bioinformático del equipo reveló una forma única en que las células de levadura reducen el riesgo de desarrollar IRD. Descubrieron que las proteínas tenían una distribución de aminoácidos sesgada, en la que el alargamiento de la traducción daba como resultado una secuencia de aminoácidos desfavorable con un giro D/E en su región N-terminal.

Este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre la dinámica de elongación de las células eucariotas y los mecanismos de afrontamiento que existen para reducir los defectos de traducción durante la síntesis de proteínas. El profesor Taguchi concluye: «Comprender los factores que influyen en la utilización general de los aminoácidos en las proteínas puede ayudarnos a mejorar la expresión de las proteínas recombinantes. Esto es esencial para la producción de proteínas útiles que pueden tener aplicaciones clínicas e industriales».