La endonucleasa de ARNr ( EC 3.1.27.10, alfa-sarcina ) es una enzima [1] que cataliza la hidrólisis del enlace fosfodiéster entre los residuos de guanosina y adenosina en una posición específica en el ARNr 28S de los ribosomas de rata . Esta enzima también actúa sobre el ARNr bacteriano .
La alfa-sarcina, una proteína inactivadora de ribosomas producida por el hongo Aspergillus giganteus , escinde la porción de ARN ribosómico que forma el sustrato ribosómico pequeño. La alta especificidad de la alfa-sarcina y su eficiencia de escisión son puntos de estudio y también explican el altísimo nivel de toxicidad de esta proteína. [2]
Se cree que el aminoácido tirosina que se encuentra a lo largo de la secuencia de aminoácidos de la alfa-sarcina permite la especificidad cuando la alfa-sarcina se une al ARNr. Es el grupo alcohol que se encuentra en el aminoácido tirosina el que permite esta unión. Esto se determinó en pruebas que eliminaron el grupo alcohol, reemplazando la tirosina con fenilalanina , y la afinidad de unión se redujo en gran medida. [3] La región del ADN que produce alfa-sarcina está altamente conservada, junto con la secuencia correspondiente en el ribosoma objetivo. La secuencia correspondiente en el ribosoma objetivo está centrada alrededor de un nucleótido de guanina ubicado en lo que se llama el "motivo G abultado". [4]
La alfa-sarcina es notable por su especificidad de escisión. Interactúa con un enlace simple en el ribosoma diana y lo rompe, provocando la inactivación del ribosoma. El enlace en cuestión es el enlace fosfodiéster dentro del bucle sarcina/ricina (SRL) del ARNr. La región SRL del ARN recibió su nombre de la toxina alfa-sarcina que la ataca. El enlace diana se encuentra dentro del tetraloop GAGA del ARN, entre un nucleótido de guanina y adenina. Otras ribotoxinas también escinden el ARN de los ribosomas, sin embargo, hay muchos más puntos de escisión, lo que indica una especificidad mucho menor. [5]
La especificidad de la alfa-sarcina es tan alta que puede reconocer el segmento SRL del ribosoma sin que el resto del ribosoma esté presente. Los SRL se pliegan de forma independiente, creando la misma estructura que cuando están en un ribosoma. Esto reafirma la idea de que es la afinidad de la alfa-sarcina por esta región específica del ribosoma lo que hace que ambos se unan y reaccionen. El nucleótido de reconocimiento clave en el ribosoma es un nucleótido de guanina ubicado seis nucleótidos antes del sitio de corte (es el mismo que la región "g-bulge" mencionada anteriormente). [5]
Las condiciones que permiten el reconocimiento y la escisión incluyen la salinidad del entorno. Con una mayor concentración de sal, aumenta la competencia para que la alfa-sarcina alcance el "bulto G". [5] Esto se debe a las interacciones electrostáticas entre las cadenas laterales catiónicas de los aminoácidos de la alfa-sarcina y los fosfatos de la cadena del ribosoma. Una mayor concentración de sal interfiere con estas dos interacciones.
La constante de velocidad global para la reacción de escisión de SRL es de segundo orden (k2/K1/2 de 108M-1s-1). Esto significa que la velocidad de reacción es directamente proporcional a las concentraciones del reactivo al cuadrado. La velocidad no parece depender de los pasos físicos, es decir, que las dos moléculas puedan localizarse entre sí en la solución no es un factor que influya en la rapidez con la que reaccionan. Esto se determinó observando la velocidad de la reacción bajo viscosidades variables. La disociación de los productos, la separación de las dos moléculas, tampoco tiene efecto sobre la velocidad. Se sugiere que el paso que determina la velocidad de las escisiones de SRL ocurre dentro de la escisión química del enlace fosfodiéster.
Una vez que la alfa-sarcina ha escindido el ribosoma, las piezas resultantes, P1 y P2, se escinden aún más, con una afinidad particular hacia los sitios A y G. Sin embargo, esta escisión posterior tiene una velocidad de reacción mucho menor.4 Esto respalda aún más la idea de que la alfa-sarcina depende de la estructura plegada del ARN para su reconocimiento y escisión, pero no necesariamente del resto de la molécula. La velocidad de escisión de un ARN monocatenario desplegado que contiene la secuencia GA es tres veces menor que la de la secuencia SRL completa y plegada.
