Cambios conformacionales del factor de iniciación IF3 en el ribosoma durante el inicio de la traducción

Abstract

Translation initiation is a crucial regulatory step in protein synthesis. Three factors (IF1, IF2 and IF3) are involved during this phase and are responsible for the selection and the quantity of the protein produced. IF3 manages the fidelity of translation and acts upon various kinetic regulatory checkpoints. Nevertheless, the relation between this function and the conformational variability of the ribosome-bound factor is unknown. We used intramolecular FRET and rapid kinetics to study the structural changes of IF3 during the formation of the initiation complex. The binding of IF1 and IF2 results in a reduced distance between IF3’s domains, while the binding of ARNt provokes an increase in the distances. The velocities of these movements were between 0.55 and 4.87 s-1. Kinetic assays in absence of the N-terminal domain resulted in a decreased binding affinity of the initiator ARNt and in a slower 70S assembly. Structural analysis correlated different IF3 conformations to the directionality of the changes determined by the kinetics data. Here we stablished a conjunct model of conformation changes of IF3 in the intermediaries of the initiation complex from the combination of kinetic and structural analysis.

La iniciación de la síntesis de proteínas requiere la acción de diversos ligandos que permiten la correcta determinación del marco de lectura del ARNm y regulan la velocidad con la que los ribosomas producen proteínas. Durante esta fase participan tres factores de iniciación (IF1, IF2 e IF3) que catalizan la unión del ARNt de iniciación y posterior decodificación del codón de iniciación del ARNm. IF3 eleva la fidelidad de la iniciación de la traducción y participa en diversos puntos de control del proceso. Sin embargo, las funciones de IF3 en relación con la variabilidad conformacional del factor unido al ribosoma son poco entendidas. Para poder estudiar los cambios estructurales del factor IF3 en el tiempo y en función a la formación del complejo de iniciación se utilizaron las técnicas de FRET (Förster Resonance Energy Tranfer) intramolecular y cinéticas rápidas. La unión de IF1 e IF2 (en presencia de IF1) provocaron un acercamiento de los dominios de IF3; mientras que la unión de IF3 y del ARNt, lo opuesto. Las velocidades de dichos cambios entre los dominios de IF3 variaron entre 0.55 y 4.87 s-1. La ausencia del dominio amino terminal de IF3 produjo una disminución de la afinidad del ARNt de inicio y una formación más lenta del complejo 70S. Los análisis estructurales de IF3 en distintas conformaciones guardaron relación con los cambios en distancia observados en los ensayos de cinéticas. La combinación de análisis cinéticos y estructurales permitieron proponer un modelo para los cambios en IF3 por cada intermedio de la formación del complejo de iniciación 30S de las bacterias.