_ Cât de aproape helicazele ARN identice conduc „exportul de ARNm” prin căi complexe de proteine ​​distincte

Expresia genetică, care duce adesea la sinteza proteinelor, necesită o coordonare complexă a mașinilor moleculare în mai multe etape. Un pas esențial în exprimarea genelor care codifică proteinele este exportul de ARN mesager (ARNm), care implică transferul ARNm matur de la nucleul celulei la citoplasmă.

Procesul de export al ARNm se bazează pe formarea complexului ARNm-proteină, cu complexul TREX conservat evolutiv legat de ATP, jucând un rol esențial. Dintre componentele sale, ARN helicaza UAP56 este probabil cea mai importantă în timpul asamblarii sale.

Nu numai că UAP56 participă în timpul splicing-ului ARNm la unele transcrieri, dar, de asemenea, recrutează proteinele necesare pentru export prin legarea ATP. Este de remarcat faptul că forma nelegată de ATP a complexului TREX este denumită „apo-TREX”, în timp ce forma legată de ATP este „ATP-TREX”.

Interesant, mamiferele împărtășesc un paralog al UAP56, o genă aproape identică cunoscută sub numele de URH49. Oamenii de știință au demonstrat că URH49 formează, de asemenea, un complex mARN-proteină, numit „apo-AREX”, care diferă semnificativ în compoziție de apo-TREX. Cu toate acestea, la legarea de ATP, apo-AREX se transformă într-un complex aproape identic cu ATP-TREX.

Sunt atât de similare încât ambele sunt numite APT-TREX, indiferent dacă precursorul a fost apo-AREX sau apo-TREX. În ciuda studiilor care arată că complexele UAP56 și URH49 exportă diferite subseturi de ARNm, se știe puțin despre diferențele structurale și funcționale dintre apo-complexele formate de aceste helicaze ARN distincte.

Într-un studiu recent publicat în Nature Communications. la 15 ianuarie 2024, o echipă de cercetare din Japonia, condusă de profesorul Seiji Masuda de la Universitatea Kindai din Japonia, și-a propus să abordeze aceste lacune de cunoștințe.

Lucrarea lor a fost co-autor de Dr. Ken-ichi Fujita de la Universitatea de Sănătate Fujita și Institutul de Cercetare al Centrului Național al Cancerului, Dr. Masaki Kojima de la Universitatea de Farmacie și Științe ale Vieții din Tokyo, Dr. Bunzo Mikami de la Universitatea Kyoto și Dr. Akila Mayeda de la Universitatea Fujita Health și colab.

În primul rând, cercetătorii au efectuat experimente de imunoprecipitare în celule modificate genetic care exprimă UAP56 și URH49 imunomarcate pentru a identifica componentele apo-complexelor. Ei au identificat mai mulți factori care fac parte din apo-AREX, inclusiv RUVBL1, RUVBL2, ILF2 și ILF3, care nu sunt prezenți în complexele ATP-TREX.

Ulterior, echipa a investigat semnificația funcțională a acestor factori. . Prin experimente de distrugere folosind ARN-uri scurte de interferență, ei au descoperit că epuizarea oricăruia dintre factori a dus la acumularea de ARNm matur în nucleul celulei. În plus, a existat o creștere a expresiei țintelor UAP56 ca mecanism compensator. Aceste descoperiri sugerează că factorii identificați joacă un rol crucial în complexul apo-AREX, reglând în cele din urmă transportul ARNm specific URH49.

În continuare, cercetătorii s-au concentrat pe diferențele structurale dintre complexele apo-AREX și apo-TREX. . „Am emis ipoteza că diferențele într-o anumită regiune între UAP56 și URH49 sunt importante pentru a forma apo-complexele lor distincte”, explică prof. Masuda.

„Pentru a identifica regiunile, am creat plasmide care exprimă diverși mutanți ai UAP56. și URH49, schimbând diferite părți.” În plus, au efectuat câteva experimente suplimentare care implică caracterizarea structurii cristaline a URH49 folosind difracția cu raze X și studierea diferențelor dintre complexele TREX legate de ATP și legate de ADP.

În mod interesant, echipa a descoperit că o modificare a unui singur aminoacid între UAP56 și URH49 este suficientă pentru a determina formarea fie a complexelor apo-TREX, fie a apo-AREX. Examinând gena Sub2 din drojdie, gena strămoșului UAP56, cercetătorii au concluzionat că apo-structura UAP56 a fost conservată evolutiv, în timp ce cea a URH49 a apărut în timpul evoluției ca o mutație punctuală care a dus în cele din urmă la noi funcții.

În general, acest studiu a aruncat o lumină atât asupra asemănărilor, cât și asupra diferențelor dintre două complexe importante formate de helicaze ARN. Această înțelegere este vitală pentru înțelegerea rolurilor lor distincte în timpul procesării și exportului ARNm.

„Componentele complexelor TREX și AREX par a fi supraexprimate într-o varietate de celule canceroase. Menținerea exprimării adecvate a acestor componente ar putea fi importantă. pentru a menține celulele sănătoase, iar expresia lor aberantă poate fi, de asemenea, o cauză a cancerului”, comentează prof. Masuda.

Sperăm că explorarea continuă a acestor complexe proteice va ajuta oamenii de știință nu numai să înțeleagă evoluția eucariotelor, ci și conduce, de asemenea, la noi strategii diagnostice și terapeutice pentru provocarea bolilor.

(Fluierul)