El RNP mensajero ( ribonucleoproteína mensajera ) es un ARNm con proteínas unidas . El ARNm no existe "desnudo" in vivo, sino que siempre está unido a varias proteínas mientras se sintetiza, empalma, exporta y traduce en el citoplasma. [1] [2]
Los mensajeros RNP fueron descubiertos por primera vez en el laboratorio de Alexander S. Spirin en Moscú, Rusia, en 1964. El descubrimiento se basó en su estudio de extractos de citoplasma de embriones de peces, donde encontraron estos mRNP. Este hallazgo se descubrió después de que el ARNm del embrión de pez se centrifugara . El líquido de ARNm se separó en dos partes, lo que llevó a los científicos a preguntarse qué es lo que separa al ARNm de los ribosomas. Spirin y sus colaboradores analizaron el ARNm frente a gradientes de densidad de CsCl y descubrieron que partes del ARNm estaban recubiertas de proteínas. Se descubrió que la relación de peso de los mRNP era 1:3, ARNm a proteína. Por lo tanto, el laboratorio denominó a los mRNP como informosomas . [3]
Existen tres informosomas principales en las células de los mamíferos: las ribonucleoproteínas nucleares, los informosomas citoplasmáticos y las ribonucleoproteínas mensajeras polirribosomales. Los investigadores plantearon la hipótesis de que las principales funciones de los informosomas son ayudar en la translocación de los ARNm desde el núcleo al citoplasma, proteger el ARNm contra la degradación y ayudar a regular la formación de proteínas. [4]
Cuando la ARN polimerasa sintetiza el ARNm , este ARNm naciente ya está unido por las enzimas de protección de 7-metil-guanosina del extremo 5′ del ARN. Más tarde, el pre-ARNm se une al espliceosoma que contiene complejos de definición de exones e intrones y proteínas y ARN que catalizan las reacciones químicas del empalme. Joan Steitz y Michael Lerner y colaboradores demostraron que los ARN nucleares pequeños (snRNA) se complejan en proteínas ribonucleares nucleares pequeñas (snRNP). [5] Christine Guthrie y colaboradores demostraron que los snRNA específicos codificados por genes de copia única en levadura se aparean con el pre-ARNm y dirigen cada paso del empalme. [2] El ARNm empalmado está unido por otro conjunto de proteínas que ayudan en la exportación desde el núcleo al citoplasma. En los vertebrados, la unión exón-exón está marcada por complejos de unión exón que en el citosol pueden desencadenar una desintegración mediada por sinsentidos si la unión exón-exón está a más de 50-55 nt aguas abajo del codón de terminación. [6]
Como se describe en una revisión de 2022, [7] la memoria a largo plazo utiliza el mensajero RNP.
Las ratas con una nueva y fuerte memoria a largo plazo debido al condicionamiento del miedo contextual han reducido la expresión de alrededor de 1.000 genes y aumentado la expresión de alrededor de 500 genes en el hipocampo 24 horas después del entrenamiento, exhibiendo así una expresión modificada del 9,17% del genoma del hipocampo de la rata. Las expresiones genéticas reducidas se asociaron con metilaciones de esos genes y se encontró hipometilación para los genes involucrados en la transmisión sináptica y la diferenciación neuronal. [8]
Como describen Doyle y Kiebler, [9] “en el cerebro maduro, la localización del ARNm en las dendritas de las neuronas completamente polarizadas cumple una función específica. La presencia de un conjunto específico de transcripciones y de toda la maquinaria de traducción en las espinas dendríticas sugiere que la traducción local podría estar regulada de una manera dependiente de la actividad”.
Las enfermedades neurodegenerativas en los gránulos de RNP son causadas por mutaciones genéticas. Los gránulos de RNP almacenan tipos específicos de ARNm bajo un estricto control traduccional mientras forman diferentes tipos. Los gránulos neuronales de RNP que están conectados a las proteínas de unión del ARN muestran signos de causar neurodesarrollo, neurodegeneración o trastornos neuropsiquiátricos. Un ejemplo de una de estas enfermedades sería la atrofia muscular espinal (AME) que afecta a la ribonucleoproteína nuclear pequeña (snRNP). Aunque todavía se desconoce, cada vez hay más evidencia que vincula las enfermedades neurodegenerativas con la homeostasis alterada de los gránulos de RNP, lo que crea un concepto de enfermedades de hipo e hiperensamblaje de RNP. El hiperensamblaje de los gránulos de RNP puede ser causado por dos efectos, uno por mutaciones en la proteína de unión del ARN y el otro por una expansión de las repeticiones de nucleótidos en el ARN. Otra enfermedad neurodegenerativa, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), que se ve afectada por el hiperensamblaje de los componentes de los gránulos de RNP. Aunque las células neuronales son más susceptibles al hipo o hiperensamblaje de componentes RNP, todavía hay mucho que se desconoce en términos del proceso completo de mutación. [10]
Ensamblaje y regulación de gránulos neuronales de RNP con espacio-temporalidad flexible que compartimenta la expresión génica. La tecnología avanzada que está presente hoy ayuda a descubrir el comportamiento de los gránulos neuronales de RNP. Recientemente se descubrió en un estudio in vitro que las propiedades dinámicas y la estructura de estos gránulos de RNP son fluidas y se generan a través de la separación de fases líquido-líquido. [10] La modificación postraduccional (PTM) de los componentes de los gránulos tiene los medios para modular las afinidades de unión que pueden realizar tanto la condensación como la disolución.