El ARN espliceosómico U1 es el componente de ARN nuclear pequeño (snRNA) de la snRNP U1 ( ribonucleoproteína nuclear pequeña ), un complejo de ARN-proteína que se combina con otros snRNP, pre-ARNm no modificado y varias otras proteínas para ensamblar un espliceosoma , un gran complejo molecular de ARN-proteína sobre el cual se produce el empalme del pre-ARNm . El empalme, o la eliminación de intrones , es un aspecto importante de la modificación postranscripcional y tiene lugar solo en el núcleo de los eucariotas .
En los seres humanos, el ARN espliceosómico U1 tiene 164 bases de longitud, forma cuatro bucles de tallo y posee una tapa de cinco primos de 5'-trimetilguanosina . Las bases 3 a 10 son una secuencia conservada que se aparea con el sitio de empalme 5' de los intrones durante el empalme del ARN , y las bases 126 a 133 forman el sitio Sm, alrededor del cual se ensambla el anillo Sm. El bucle de tallo I se une a la proteína U1-70K , el bucle de tallo II se une a la proteína U1 A , los bucles de tallo III y IV se unen al dominio central RNP, un anillo Sm heteroheptamérico que consiste en SmB/B', SmD1/2/3, SmE, SmF y SmG. U1 C interactúa principalmente a través de interacciones proteína-proteína. [1] [2]
La experimentación ha demostrado que la unión del snRNA U1 al sitio de empalme 5' es necesaria, pero no suficiente, para comenzar el ensamblaje del espliceosoma. [3] Después del reclutamiento del snRNP U2 y del tri-snRNP U5.U4/U6, el espliceosoma transfiere el sitio de empalme 5' del snRNA U1 al snRNA U6 antes de que ocurra la catálisis del empalme. [4]
Existen diferencias significativas en la secuencia y la estructura secundaria entre los ARNm U1 de metazoos y levaduras , siendo estos últimos mucho más largos (568 nucleótidos en comparación con los 164 nucleótidos de los humanos). Sin embargo, las predicciones de la estructura secundaria sugieren que todos los ARNm U1 comparten un "núcleo común" que consiste en las hélices I, II, la región proximal de III y IV. [5] Esta familia no contiene las secuencias de levadura más grandes.
Recientemente se ha descrito un papel no canónico del snRNP U1 en la regulación de la selección de sitios poliA alternativos [6]. Se propone que el aumento de las tasas de transcripción "esponja" el snRNP U1, disminuyendo su disponibilidad. Este modelo está respaldado experimentalmente, ya que la reducción de los niveles de snRNP U1 con oligonucleótidos morfolino antisentido condujo a un cambio dependiente de la dosis del uso de poliA para generar transcripciones de ARNm más cortas.
La proteína U1 snRNP se ha relacionado con muchas enfermedades, especialmente aquellas caracterizadas por la presencia de proteínas mal plegadas. Por ejemplo, se descubrió que un componente proteico de la proteína U1 snRNP llamada U1-70k de las células cerebrales de individuos sanos se volvía insoluble en presencia de agregados amiloides de las células cerebrales de pacientes con enfermedad de Alzheimer. [7] [8] La sobreexpresión de U1 eleva el nivel de expresión de la autofagia y altera la biogénesis lisosomal [9]
De manera similar, en las células de fibroblastos de pacientes con una forma familiar de esclerosis lateral amiotrófica (ELA), se encontró que los componentes centrales de U1 snRNP (es decir, las proteínas Sm y U1 snRNA) se localizaban incorrectamente en el citoplasma con la versión mutante de una proteína llamada FUS (idealmente, FUS debería localizarse en el núcleo ya que posee una secuencia de localización nuclear expuesta). Los autores de este estudio también encontraron que la inhibición experimental de U1 snRNP conduce a truncamientos en los axones de las neuronas motoras, lo que sugiere que los defectos de empalme podrían tener un papel que desempeñar en la patogénesis de la ELA. [10]
La telescriptación es un proceso mediante el cual el snRNP U1 suprime la escisión prematura y la poliadenilación (PCPA) y permite que se sinteticen transcripciones grandes cuando se necesitan en la célula. Los intrones poseen lo que se denomina señales de poliadenilación (PAS). Estos sitios son donde el pre-ARNm puede terminarse por escisión y poliadenilación (un proceso denominado PCPA). [11] Además de su papel en el reconocimiento del sitio de empalme 5', el snRNP U1 protege las transcripciones nacientes al albergar estas PAS expuestas en el pre-ARNm de modo que la elongación pueda continuar. Además, se ha descubierto que la telescriptación U1 es particularmente importante para la elongación de la transcripción a larga distancia en intrones de genes grandes que tienen un tamaño medio de 39 kilo pares de bases. [12]