El complejo de proteína de unión a la tapa nuclear es una proteína de unión al ARN que se une a la tapa 5' del pre-ARNm . La tapa y la proteína de unión a la tapa nuclear tienen muchas funciones en la biogénesis del ARNm , incluyendo el empalme, la formación del extremo 3' estabilizando la interacción de la maquinaria de procesamiento del extremo 3', la exportación nuclear y la protección de las transcripciones de la degradación por nucleasas. [2] Durante la exportación del ARNm, el complejo de proteína de unión a la tapa nuclear recluta ribosomas para comenzar la ronda pionera de traducción. [3] Cuando el ARN se exporta al citoplasma, el complejo de proteína de unión a la tapa nuclear es reemplazado por el complejo de unión a la tapa citoplasmática. El complejo de proteína de unión a la tapa nuclear es un heterodímero funcional y está compuesto por Cbc1/Cbc2 en levadura y CBP20/CBP80 en eucariotas multicelulares. El complejo de proteína de unión a la tapa nuclear humana muestra la subunidad grande, CBP80, que consta de 757 residuos de aminoácidos . Su estructura secundaria contiene aproximadamente sesenta por ciento de hélice y uno por ciento de hoja beta en la hebra. La subunidad pequeña, CBP20 tiene 98 residuos de aminoácidos . Su estructura secundaria contiene aproximadamente veinte por ciento de hélice y veinticuatro por ciento de hoja beta en la hebra. [1] El complejo de proteína de unión a la tapa nuclear humana desempeña un papel importante en la maduración del pre- ARNm y en el ARN nuclear pequeño rico en uracilo . [4]
En los eucariotas, el complejo de proteína de unión a la tapa nuclear es un heterodímero que se compone de dos subunidades, CBP80 y CBP20. La subunidad CBP20 se une a la tapa mientras que CBP80 asegura una unión a la tapa de alta afinidad. CBP80 es una estructura superhelicoidal y está formada por tres dominios que están conectados por dos enlaces. El dominio 1 de CBP80 juega un papel importante en la traducción dependiente de la tapa del ARNm. CBP80 asegura una unión a la tapa de alta afinidad al estabilizar el bucle N-terminal de CBP20 que bloquea el complejo de proteína de unión a la tapa en un estado de unión a la tapa de alta afinidad. CBP20 está compuesto por el extremo C, el dominio RNP y el extremo N. CBP20 pasa por un cambio conformacional cuando se une al pre-ARNm, pasa de un estado abierto a un estado cerrado y plegado. El cambio conformacional resulta de un movimiento de tipo bisagra del extremo N desde las hélices alfa en el bucle α2–α3 hacia las láminas β. Hay pocos cambios en la región RNP de CBP20 en los estados unido y no unido, lo que indica que esta región puede actuar como el sitio de unión inicial para la estructura de la tapa. [5]
En los mamíferos, el complejo de unión a la tapa nuclear puede impulsar y es necesario para iniciar la traducción del ARNm a través de la traducción dependiente del complejo de unión a la tapa. La traducción dependiente del complejo de unión a la tapa tiene un papel importante en la síntesis de proteínas y la vigilancia del ARNm. La traducción del ARNm unido al complejo de unión a la tapa nuclear sirve para controlar la calidad de la expresión génica, mientras que la traducción de los ARNm unidos a eIF4E sirve para producir la mayoría de las proteínas. [6] Sin embargo, ambos ARNm utilizan muchos de los mismos factores de iniciación de la traducción; como PABPC1, eIF4G, eIF3, eIF4B, eIF4A y eIF2. [6] [7] La traducción se inicia cuando la subunidad ribosomal 40S se une al complejo proteico de unión a la tapa nuclear y encuentra el codón de inicio a través de un complejo de barrido en la dirección 5' a 3'. La primera ronda de traducción está mediada principalmente por el complejo de proteína de unión a la tapa nuclear, ya que el ARNm recién sintetizado tiene una tapa en el extremo 5' que está unida al complejo de proteína de unión a la tapa nuclear. [8] El sitio de unión de la tapa del complejo de proteína de unión a la tapa nuclear debe ser regulado para que el pre-ARNm pueda perder este complejo y convertirse en ARN maduro. [5] En algunos casos, el complejo de unión a la tapa nuclear es reemplazado por eIF4E de manera independiente de la traducción para continuar la traducción del ARNm. Para terminar de crear el ARNm maduro, el complejo de proteína de unión a la tapa nuclear se une a una estructura de tapa 5'-m7GpppN, la estructura de tapa luego se une al factor de iniciación de traducción eucariota 4E (eIF4E) que dirige rondas de estado estable de traducción del ARNm. Este proceso de traducción cambia de traducción dependiente del complejo de unión a traducción dependiente de eIF4E. [8]
El complejo de proteína de unión a la tapa nuclear apoya la ronda pionera de traducción del ARNm, esta ronda pionera es importante para el control de calidad del ARNm. La ronda pionera consiste en la carga de uno o más ribosomas, dependiendo de la eficacia de la iniciación de la traducción y la longitud del marco de lectura traduccional abierto para eliminar los codones de terminación prematuros. [6] [9] Se piensa que la subunidad CBP80 podría ser un efector de la etapa pionera ya que la unión del complejo de proteína de unión a la tapa nuclear al sitio de la tapa es estimulada por factores de crecimiento durante la fase G1/S. [7]
El complejo de unión a la tapa nuclear tiene un papel más importante en el control de calidad del ARNm que en la síntesis de proteínas propiamente dicha. [8] Una de las formas en que lleva a cabo este control de calidad es a través de la descomposición mediada por sinsentidos. La descomposición mediada por sinsentidos se produce cuando el complejo SURF reconoce y regula negativamente los ARNm defectuosos que tienen codones de terminación demasiado pronto. [3] [7] Se cree que la descomposición mediada por sinsentidos se desencadena cuando el primer ribosoma que tradujo un nuevo ARNm unido a un complejo de proteína de unión a la tapa nuclear tiene un codón de terminación que se encuentra a más de 50-55 nucleótidos aguas arriba de una unión exón-exón que contiene un complejo de unión de exones. [7] El complejo de unión de la tapa nuclear es crucial para la descomposición mediada por sinsentidos porque constituye el ARNm que alberga el complejo de unión de exones y porque CBP80 interactúa directamente con el factor de descomposición mediada por sinsentidos, up-frameshift 1 (UPF1), que amplifica la eficiencia de todo el proceso. El complejo de unión de la tapa nuclear es muy importante en este proceso, ya que se ha descubierto que la descomposición mediada por sinsentidos solo se encuentra en el ARNm unido al complejo de unión de la tapa nuclear. [6]
Se descubrió que la traducción dependiente del complejo de unión de la tapa nuclear no se ve afectada relativamente por ciertos factores estresantes ambientales, como las condiciones hipóxicas, de choque térmico o de privación de suero, mientras que se descubrió que la traducción dependiente de eIF4E se ve muy afectada. [7] [8] En condiciones de choque térmico y de privación de suero, la traducción dependiente del complejo de unión de la tapa nuclear se ve muy favorecida por sobre la traducción dependiente de eIF4E. [10] [11] Esto podría significar que la traducción dependiente del complejo de unión de la tapa nuclear tiene el potencial de apoyar la traducción en entornos de alto estrés. [8]