La secuencia de consenso de Kozak es un motivo de ácido nucleico que actúa como el sitio de inicio de la traducción de proteínas en la mayoría de los transcritos de ARNm eucariotas. Considerada como la secuencia óptima para iniciar la traducción en eucariotas, es un aspecto integral de la regulación proteica y la salud celular general, teniendo además implicaciones directas en diversas enfermedades humanas.
Su función principal es asegurar que una proteína sea traducida correctamente a partir del mensaje genético, mediando el ensamblaje del ribosoma y el inicio de la traducción. Un sitio de inicio incorrecto puede dar lugar a la producción de proteínas no funcionales.
La Secuencia y su Composición
La secuencia de Kozak fue determinada mediante la secuenciación de 699 ARNm de vertebrados y verificada mediante mutagénesis dirigida. Aunque inicialmente se limitó a un subconjunto de vertebrados, estudios posteriores confirmaron su conservación en los eucariotas superiores en general. La secuencia se define como 5'-(gcc)gccRccAUGG-3', donde:
- El AUG es el codón de inicio que codifica el aminoácido metionina en el extremo N-terminal de la proteína.
- Las letras mayúsculas indican bases altamente conservadas (por ejemplo, la secuencia 'AUGG' es constante o rara vez cambia).
- La 'R' indica que siempre se observa una purina (adenina o guanina) en esa posición, siendo la adenina más frecuente.
- Las letras minúsculas denotan la base más común en una posición donde la base puede variar.
- La secuencia entre paréntesis (gcc) es de significancia incierta.
La variación dentro de la secuencia de Kozak altera su "fuerza". La fuerza de la secuencia se refiere a la favorabilidad del inicio de la traducción, lo que afecta la cantidad de proteína sintetizada a partir de un ARNm determinado. Para un consenso "fuerte", los nucleótidos en las posiciones +4 (G) y -3 (A o G) relativos al nucleótido +1 (la A del AUG) deben coincidir con el consenso. Un consenso "adecuado" tiene solo uno de estos sitios, mientras que un consenso "débil" no tiene ninguno.
Ensamblaje del Ribosoma
El ribosoma se ensambla en el codón de inicio (AUG), ubicado dentro de la secuencia de Kozak. Antes del inicio de la traducción, el complejo de pre-iniciación (PIC) realiza un escaneo del ARNm.
El Complejo de Pre-iniciación (PIC)
El PIC consiste en la subunidad ribosomal 40S unida al complejo ternario (eIF2-GTP-tRNA iniciador de Met) para formar el ribosoma 43S. Con la ayuda de otros factores de iniciación (eIF1, eIF1A, eIF5, eIF3 y la proteína de unión a poliA), este complejo es reclutado al extremo 5' del ARNm.
El ARNm eucariota posee una caperuza de 7-metilguanosina (m7G) en el extremo 5', que ayuda a reclutar el PIC e iniciar el escaneo. Una vez que el PIC se une al ARNm, escanea la secuencia hasta alcanzar el primer codón AUG contenido en una secuencia de Kozak.
El Mecanismo de Escaneo y la Regla del Primer AUG
El escaneo es estimulado por las proteínas eIF4 y las helicasas de caja DEAD (Dhx29 y Ddx3/Ded1), que ayudan a desenrollar cualquier estructura secundaria del ARNm que pudiera obstaculizar el proceso. El escaneo continúa hasta que se alcanza el primer codón AUG, lo que se conoce como la "Regla del Primer AUG".
Aunque existen excepciones, la mayoría ocurren cuando un segundo codón AUG se encuentra entre 3 y 5 nucleótidos después del primero, o dentro de los 10 nucleótidos desde el extremo 5' del ARNm. Cuando se reconoce el codón AUG, el anticodón del tRNA de metionina se empareja con el codón. El factor eIF5 ayuda a hidrolizar el GTP unido al eIF2, provocando un reordenamiento estructural que permite la unión de la subunidad ribosomal grande (60S), formando el complejo ribosomal 80S y comenzando la fase de elongación de la traducción.
