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Cuello blanco-1

White Collar-1 ( wc -1 ) es un gen en Neurospora crassa que codifica la proteína WC-1 (127 kDa). [1] [2] WC-1 tiene dos funciones separadas en la célula. Primero, es el fotorreceptor primario para Neurospora [3] y el miembro fundador de la clase de fotorreceptores de luz azul principales en todos los hongos. [4] Segundo, es necesario para regular los ritmos circadianos en FRQ . Es un componente clave de una vía molecular circadiana que regula muchas actividades conductuales, incluida la conidiación . [5] [6] WC-1 y WC-2 , un socio interactuante de WC-1, comprenden el complejo White Collar (WCC) que está involucrado en el reloj circadiano de Neurospora . WCC es un complejo de proteínas de factores de transcripción nuclear y contiene dominios de activación transcripcional, dominios PAS y dominios de unión al ADN de dedo de zinc ( GATA ). [7] WC-1 y WC-2 se heterodimerizan a través de sus dominios PAS para formar el complejo de cuello blanco (WCC). [8] [9]

Descubrimiento

El reloj circadiano de Neurospora fue descubierto en 1959, cuando Pittendrigh et al. describieron por primera vez los patrones de tiempo en el desarrollo asexual de las esporas . [10] Observaron que en la región del frente de crecimiento, los micelios depositados entre la noche y la madrugada formaban hifas aéreas , mientras que los depositados en otros momentos no lo hacían. [10] [11] Este patrón de crecimiento aéreo en tiempos circadianos subjetivos sirvió como apoyo tentativo para la presencia de osciladores circadianos.

White Collar-1 fue descrito en la década de 1960 por genetistas que observaron una cepa de Neurospora cuyos micelios eran albinos, pero los conidios estaban normalmente pigmentados. [12]

El gen mutante fue designado como collar blanco (wc), por la coloración blanca de los micelios debajo de los conidios pigmentados en placas de agar inclinadas. [13] El gen wc -1 fue clasificado durante el mapeo de los loci cromosómicos de Neurospora crassa (1982 por Perkins et al.). [14]

Estructura de la proteína

WC-1 y WC-2 son factores de transcripción codificados por los genes wc -1 y wc -2. Los dominios de unión al ADN con dedos de zinc (GATA) permiten que WC-1 y WC-2 se unan al ADN y actúen como factores de transcripción. [1] [8]

Tanto WC-1 como WC-2 tienen dominios PAS que les permiten unirse a otras proteínas. [10] [15] WC-1 y WC-2 típicamente heterodimerizan in vivo para formar el complejo de cuello blanco (WCC), que actúa como un complejo de factor de transcripción. In vitro, WC-1 también puede homodimerizarse consigo mismo y heterodimerizarse con otras proteínas PAS. [10]

La secuenciación de proteínas ha revelado que WC-1 también contiene un dominio LOV , una región peptídica de unión al cromóforo. [2] [16] Este sitio de unión está altamente conservado y es secuencialmente similar a los dominios de unión al cromóforo de las fototropinas en las plantas. [17]

WC-1 y WC-2 se unen a los elementos promotores de los genes que activan transcripcionalmente. [3] [10]

Función en el reloj circadiano

Fotorrecepción

Se ha demostrado que WC-1 es un fotorreceptor de luz azul y es un componente necesario de la vía de respuesta inducida por la luz de Neurospora . [3] Las pruebas genéticas de cepas mutantes de Neurospora insensibles a la luz han demostrado repetidamente anomalías en el gen wc-1 . [16] En Neurospora funcional , el dominio LOV de WC-1 se une al cromóforo dinucleótido de flavina y adenina (FAD) , [3] [18] que es responsable de la conversión de luz en energía mecánica. FAD muestra una absorción máxima de luz a 450 nm, [19] lo que explica la máxima sensibilidad de WC-1 a la luz azul.

Las respuestas inducidas por la luz se eliminan por completo en mutantes Neurospora knock out de WC-1 LOV, aunque el papel de activación de la transcripción de WC-1 persiste en la oscuridad. [16] WC-1 está ampliamente conservado entre los hongos donde parece ser el principal fotorreceptor de luz azul para todo el reino. [4]

Regulación circadiana

Representación simplificada del reloj circadiano de Neurospora . [6] WC-1 y WC-2 (WCC) actúan como activadores positivos de la transcripción de frq . La proteína FRQ se une a una helicasa de ARN, FRH, y a CK1 formando un complejo. [20] Este complejo interactúa con WCC, promoviendo la fosforilación de WCC. La fosforilación estabiliza a WCC y promueve su exportación al citoplasma, regulando de manera efectiva la transcripción de frq . [21]

El complejo de cuello blanco (WCC), el heterodímero de WC-1 y WC-2, actúa como un elemento positivo en el reloj circadiano. El WCC sirve como activador de la transcripción del gen frq al unirse a dos elementos promotores de ADN en el núcleo: la caja del reloj (caja C) y el elemento de respuesta a la luz proximal (PLRE). El PLRE es necesario para la inducción de luz máxima, mientras que la caja C es necesaria tanto para la inducción de luz máxima como para mantener el ritmo circadiano en oscuridad constante. [10] [22]

Además, se ha demostrado que el WCC activado por luz induce la transcripción de VIVID, un pequeño fotorreceptor de luz azul que se une a la flavina y que es necesario para la adaptación a las respuestas inducidas por la luz en la transcripción de genes inducidos por la luz, incluidos wc -1 y frq . [23] [24] [25] VIVID es un regulador negativo de las respuestas a la luz, aunque aún no se conoce su mecanismo. [26]

Como parte del ciclo de retroalimentación negativa de transcripción-traducción (TTFL), la proteína FRQ ingresa al núcleo e interactúa con la ARN helicasa (FRH) que interactúa con FRQ para promover la represión de la actividad de WCC. Se sugiere que este complejo FRQ-FRH recluta proteínas quinasas como la caseína quinasa (CK I) y CK II para fosforilar WCC. [27] La ​​fosforilación de WCC estabiliza WCC, evitando que se una y active la transcripción de frq . Se sabe que las proteínas fosfatasas PP2A y PP4 contrarrestan la actividad de las quinasas y apoyan la reactivación y la entrada nuclear de WCC. [28]

También se ha demostrado que FRQ interactúa con WC-2 in vitro , y un alelo de pérdida parcial de función de wc -2 produce Neurospora con una longitud de período larga y una compensación de temperatura alterada, que es una característica clave de los marcapasos circadianos. [10] [29]

Solo WC-1 es necesario para la inducción de luz transitoria, pero tanto WC-1 como WC-2 son necesarios para que funcione el reloj circadiano. [10] [30] Debido a que el núcleo del reloj se basa en una expresión rítmica de frq , la vía de inducción de luz aguda proporciona una forma directa de reiniciar el reloj. Los relojes de los mamíferos se pueden reiniciar a través de un mecanismo similar, a través de la inducción de luz de los genes per de los mamíferos dentro del SCN . [31]

Se conocen varios mutantes de WC-1. La mutación rhy-2 se localizó en la región de poliglutamina del producto del gen WC-1. El mutante rhy-2 es arrítmico con respecto a la conidiación en oscuridad constante, pero rítmico en un ciclo de luz-oscuridad. Rhy-2 también es débilmente sensible a la luz, lo que sugiere que la región de poliglutamina puede ser esencial tanto para la función del reloj como para la detección de la luz en Neurospora . [32]

Véase también

Referencias

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