Secuencia Shine-Dalgarno

A secuencia Shine-Dalgarno (secuencia SD)^[1] é un sitio de unión ao ribosoma que se encontra nos ARNm procarióticos, xeralmente localizado a unhas 8 bases augas arriba do codón de iniciación AUG, que foi proposta polos científicos australianos John Shine e Lynn Dalgarno. Esta secuencia existe en bacterias e arqueas, e está tamén presente nalgúns transcritos de cloroplastos e de mitocondrias. A secuencia consenso de seis bases é AGGAGG; en Escherichia coli, por exemplo, a secuencia é AGGAGGU, mentres que a subsecuencia GAGG domina nos xenes temperás do virus bacteriófago T4 de E. coli.^[2] A secuencia SD axuda a unir o ribosoma ao ARNm para que se inicie a síntese de proteínas ao alinealo co codón de iniciación.

Recoñecemento do sitio de inicio da tradución polo ARNr

Utilizando un procedemento de degradación paso a paso e etiquetado terminal desenvolvido por J. A. Hunt,^[3][4] os científicos Shine e Dalgarno demostraron que o tracto de nucleótidos no extremo 3' do ARNr 16S de E. coli é rico en pirimidinas (Py) e ten unha secuencia -PyACCUCCUUA 3'OH. Propuxeron que este tramo de nucleótidos recoñecía unha secuencia rica en purinas (AGGAGGU) situada na rexión augas arriba do iniciador correcto AUG que se encontra nos sitios de unión ao ribosoma de diversos ARNms de colifagos.

As secuencias terminais 3' do ARNr 16S de Pseudomonas aeruginosa, Bacillus stearothermophilus e Caulobacter crescentus son tamén ricas en pirimidinas, pero difiren unhas das outras e da secuencia de E. coli. Baseándose nas relacións de complementariedade entre estas secuencias e as secuencias ricas en purinas no sitio de unión ao ribosoma de diferentes ARNm de bacterias propúxose que a secuencia precisa do extremo 3' do ARNr determina a capacidade intrínseca do ribosoma procariótico de traducir un cistrón particular dun ARNm.^[5] O apareamento de bases específico entre o extremo 3' do ARNr e a secuencia que precede a un iniciador AUG proporciona un mecanismo polo cal a célula pode distinguir entre os iniciadores AUG e as secuencias AUG internas ou fóra de fase (pauta). O grao de apareamento de bases tamén xoga un papel na determinación da taxa de iniciación en distintos codóns iniciadores AUG en ARNms policistrónicos.

Esta hipótese foi reforzada pola demostración de que os ribosomas de E. coli usan o apareamento de bases para identificar os sitios de inicio para a tradución do ARNm de bacteriófagos.^[6] Este estudo aproveita que o antibiótico colicina E3 induce unha rápida detención da síntese de proteínas en bacterias E. coli susceptibles debido á eliminación duns 50 nucleótidos do extremo 3' do ARN de 16S como resultado dunha soa clivaxe endonucleotídica.^[7][8] Utilizando colicina E3, illouse un complexo ARNm-ARNr unido por enlaces de hidróxeno despois da formación de complexos de iniciación entre os ribosomas de E. coli e unha rexión iniciadora do fago R17. Este complexo incluía os últimos 50 nucleótidos de ARNr 16S e a súa temperatura de fusión era concordante coa estrutura predita.

Moitos estudos confirmaron que o apareamento de bases entre a secuencia SD nos ARNm e o extremo 3' do ARNr 16S é da máxima importancia para a iniciación da tradución nos ribosomas bacterianos.^[9]

O nivel de adenilación 3'-terminal do ARNr 16S de P. aeruginosa é unha función da taxa de crecemento bacteriano.^[10]

Mutacións na secuencia Shine-Dalgarno

As mutacións na secuencia Shine-Dalgarno poden reducir ou incrementar^[11] a tradución en procariotas. Este cambio débese a unha redución ou incremento na eficiencia do apareamento ARNm-ribosoma, como se demostra polo feito de que as mutacións complementarias na secuencia 3'-terminal do ARNr 16S poden restaurar a tradución.

Secuencias Shine-Dalgarno en cloroplastos

Aínda que os plastidios descenden de procariotas e aínda conservan unha maquinaria de tradución procariota, as secuencias do tipo SD non son necesarias nos cloroplastos da alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii.^[12]

Recoñecemento do codón de terminación da tradución polo ARNr

En 1973 Dalgarno e Shine propuxeron que nos eucariotas, o extemo 3' do ARNr pequeno de 18S podía xogar un papel na terminación da síntese de proteínas por apareamento de bases complementario cos codóns de terminación.^[13] Isto deduciuse da observación de que as secuencias 3'-terminais do ARNr 18S da mosca Drosophila melanogaster, o lévedo Saccharomyces cerevisiae e os reticulocitos de coello^[14] son idénticas: GAUCAUUA -3'OH. A conservación desta secuencia entre ditos eucariotas tan afastados evolutivamente implica que este tracto nucleotídico desempeñou unha importante función na célula. Como esta secuencia conservada contiña o complemento de cada un dos tres codóns de terminación eucarióticos (UAA, UAG e UGA) propúxose que tiñan unha función na terminación da síntese proteica en eucariotas. Shine e Dalgarno propuxeron un papel similar para o extremo 3' do ARNr 16S nos tripletes de recoñecemento da terminación de E. coli en 1974 baseándose nas relacións de complementariedade entre o UUA-OH 3'-terminal do ARNr 16S e os codóns de terminación de E. coli. No fago f1, a secuencia que codifica os primeiros aminoácidos a miúdo contén tripletes de terminación nos dous marcos de letura sen usar.^[15] Nun comentario a esta publicación, indicábase que o apareamento de bases complementario co extremo 3' do ARNr 16S podería servir para abortar a formación de enlaces peptídicos despois dunha iniciación fóra de fase ou pauta.^[16]