Codón de inicio

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Primer codón de un ARN mensajero traducido por un riboso

El codón de inicio es el primer codón de una transcripción de ARN mensajero (ARNm) traducida por un ribosoma. El codón de inicio siempre codifica metionina en eucariotas y arqueas y una N-formilmetionina (fMet) en bacterias, mitocondrias y plastidios.

El codón de inicio suele ir precedido de un 5' Región no traducida (5' UTR). En procariotas esto incluye el sitio de unión al ribosoma.

Decodificación

En los tres dominios de la vida, el codón de inicio se decodifica mediante un código de "iniciación" transferir ARN diferente de los ARNt utilizados para el alargamiento. Existen diferencias estructurales importantes entre un ARNt iniciador y uno que se alarga, con características distintivas que sirven para satisfacer las limitaciones del sistema de traducción. En bacterias y orgánulos, un tallo aceptor C1:A72 guía la formilación, que dirige el reclutamiento por el ribosoma 30S en el sitio P; el llamado "3GC" Los pares de bases permiten el ensamblaje en el ribosoma 70S. En eucariotas y arqueas, el tallo T evita que los factores de elongación se unan, mientras que eIF2 reconoce específicamente la metionina adjunta y un par de bases A1:U72.

En cualquier caso, el ARNt iniciador natural sólo codifica metionina. El conocimiento de las características clave de reconocimiento ha permitido a los investigadores construir ARNt de iniciación alternativos que codifican diferentes aminoácidos; vea abajo.

Codones de inicio alternativos

Los codones de inicio alternativos son diferentes del codón AUG estándar y se encuentran tanto en procariotas (bacterias y arqueas) como en eucariotas. Los codones de inicio alternativos todavía se traducen como Met cuando están al inicio de una proteína (incluso si el codón codifica un aminoácido diferente). Esto se debe a que se utiliza un ARNt separado para el inicio.

Eucarióticos

Los codones de inicio alternativo (no-AUG) son muy raros en los genomas eucarísticos: una amplia gama de mecanismos trabajan para garantizar la fidelidad relativa de la iniciación de AUG. Sin embargo, se han reportado codones de inicio no-AUG naturales para algunos mRNAs celulares. Siete de las nueve posibles sustituciones de un solo núcleoide en el AUG iniciar codon de dihidrofolate reductase son funcionales como sitios de inicio de traducción en células mamíferas.

Bacterias

Las bacterias generalmente no tienen la amplia gama de factores de traducción que monitorean la fidelidad del codón de inicio. GUG y UUG son los codones de inicio alternativos principales, incluso "canónicos". GUG en particular es importante para controlar la replicación de plásmidos.

E. coli utiliza 83% AUG (3542/4284), 14% (612) GUG, 3% (103) UUG y uno o dos más (p. ej., un AUU y posiblemente un CUG).

Las regiones codificantes bien conocidas que no tienen codones de iniciación AUG son las de lacI (GUG) y lacA (UUG) en el E. coli operón laco. Dos estudios más recientes han demostrado de forma independiente que 17 o más codones de inicio distintos de AUG pueden iniciar la traducción en E. coli.

Mitocondrias

Los genomas mitocondriales utilizan codones de inicio alternativos de manera más significativa (AUA y AUG en humanos). Muchos de estos ejemplos, con codones, rango sistemático y citas, se dan en la lista de tablas de traducción del NCBI.

Arqueas

Archaea, que son procariotas con una maquinaria de traducción similar pero más simple que la de los eucariotas, permiten la iniciación en UUG y GUG.

Codones de inicio aguas arriba

Estas son opciones "alternativas" codones de inicio en el sentido de que están aguas arriba de los codones de inicio regulares y, por lo tanto, podrían usarse como codones de inicio alternativos. Más de la mitad de todos los ARNm humanos tienen al menos un codón AUG aguas arriba (uAUG) de sus inicios de inicio de traducción anotados (TIS) (58% en las versiones actuales de la secuencia RefSeq humana). Su uso potencial como TIS podría dar lugar a la traducción de los llamados marcos de lectura abiertos ascendentes (uORF). La traducción de uORF generalmente da como resultado la síntesis de polipéptidos cortos, algunos de los cuales han demostrado ser funcionales, por ejemplo, en ASNSD1, MIEF1, MKKS y SLC35A4. Sin embargo, se cree que la mayoría de los uORF traducidos solo tienen un efecto inhibidor leve en la traducción posterior porque la mayoría de los inicios de uORF tienen fugas (es decir, no inician la traducción o porque los ribosomas que terminan después de la traducción de ORF cortos a menudo son capaces de reiniciarse).

Código genético estándar

Propiedades bioquímicas aminoáceas	Nonpolar	Polar	Básica	Acidic		Termination: stop codon

Código genético estándar (cuadro 1)
1a base	2a base								3a base
1a base	U		C		A		G		3a base
U	UUU	Phenylalanine	UCU	(Ser/S) Serine	UAU	(Tyr/Y) Tyrosine	UGU	(Cys/C) Cysteine	U
	UUC	Phenylalanine	UCC		UAC	(Tyr/Y) Tyrosine	UGC	(Cys/C) Cysteine	C
	UUA	(Leu/L) Leucina	UCA		UAA	Para.Ochre)^[B]	UGA	Para.Opal)^[B]	A
	UUGAR^[A]		UCG		UAG	Para.Amber)^[B]	UG	(Trp/W) Tryptophan	G
C	CUU		CCU	(Pro/P) Proline	CAU	(His/H) Histidine	CGU	(Arg/R) Arginine	U
	CUC		CCC		CAC	(His/H) Histidine	CGC		C
	CUA		CCA		CAA	(Gln/Q) Glutamina	CGA		A
	CUG		CCG		CAG	(Gln/Q) Glutamina	CG		G
A	AUU	(Ile/I) Isoleucina	ACU	(Thr/T) Threonine	AAU	(Asn/N) Asparagine	AGU	(Ser/S) Serine	U
	AUC		ACC		AAC	(Asn/N) Asparagine	AGC	(Ser/S) Serine	C
	AUA		ACA		AAA	(Lys/K) Lysine	AGA	(Arg/R) Arginine	A
	.^[A]	(Met/M) Metionina	ACG		AAG	(Lys/K) Lysine	AGG	(Arg/R) Arginine	G
G	GUU	(Val/V) Valine	GCU	(Ala/A) Alanine	GAU	(Asp/D) Ácido aspartico	GGU	(Gly/G) Glycine	U
	GUC		GCC		GAC	(Asp/D) Ácido aspartico	GGC		C
	GUA		GCA		GAA	(Glu/E) Ácido Glutámico	GGA		A
	GUG^[A]		GCG		GAG	(Glu/E) Ácido Glutámico	GG		G

A Posibles codones de inicio en la tabla NCBI 1. AUG es más común. Los otros dos codones de inicio enumerados en la tabla 1 (GUG y UUG) son raros en eucariotas. Los prokaryotes tienen requisitos de codón menos estrigentes; son descritos por NCBI tabla 11.

^B ^ ^ ^ La base histórica para designar los codones de parada como ámbar, ocre y ópalo se describe en una autobiografía de Sydney Brenner y en un artículo histórico de Bob Edgar.

Codones de inicio no metionina

Naturaleza

La traducción iniciada por un sitio de entrada al ribosoma interno (IRES), que pasa por alto una serie de sistemas de iniciación eucarióticos regulares, puede tener un inicio sin metinona con codones GCU o CAA.

Las células de mamíferos pueden iniciar la traducción con leucina utilizando un leucil-ARNt específico que decodifica el codón CUG. Este mecanismo es independiente de eIF2. No se necesita ninguna estructura secundaria similar a la de un IRES.

Codones de inicio diseñados

ARNt iniciador diseñado (ARNt^fMet
_CUA, cambiado de un ARNt MetY^fMet
>_CAU) se han utilizado para iniciar la traducción en el codón de parada ámbar UAG en E. coli. La iniciación con este ARNt no solo inserta la formilmetionina tradicional, sino también formilglutamina, ya que la glutamil-ARNt sintasa también reconoce el nuevo ARNt. (Recuerde lo dicho anteriormente que el sistema de iniciación de la traducción bacteriana no verifica específicamente la metionina, solo la modificación formilo). Un estudio ha demostrado que el ARNt iniciador ámbar no inicia la traducción en ningún grado mensurable a partir de codones UAG codificados genómicamente, solo informadores transmitidos por plásmidos con fuertes sitios Shine-Dalgarno aguas arriba.

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