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Caja muerta

Las proteínas DEAD box están involucradas en una variedad de procesos metabólicos que generalmente involucran ARN , pero en algunos casos también otros ácidos nucleicos . [2] Están altamente conservadas en nueve motivos y se pueden encontrar en la mayoría de los procariotas y eucariotas , pero no en todos. Muchos organismos, incluidos los humanos, contienen helicasas DEAD-box (SF2) , que están involucradas en el metabolismo del ARN . [3]

Familia de cajas muertas

Las proteínas DEAD box se conocieron por primera vez a fines de la década de 1980 en un estudio que examinó un grupo de sitios de unión de NTP que eran similares en secuencia a la secuencia de la helicasa de ARN eIF4A. [4] Los resultados de este estudio mostraron que estas proteínas (p68, SrmB, MSS116, vasa, PL10, eIF4A de mamíferos, eIF4A de levaduras) involucradas en el metabolismo del ARN tenían varios elementos comunes. [5] Se encontraron nueve secuencias comunes conservadas entre las especies estudiadas, lo que es un criterio importante de la familia DEAD box. [5]

Los nueve motivos conservados desde el extremo N al C se denominan de la siguiente manera: motivo Q, motivo 1, motivo 1a, motivo 1b, motivo II, motivo III, motivo IV, motivo V y motivo VI, como se muestra en la figura. El motivo II también se conoce como motivo Walker B y contiene la secuencia de aminoácidos DEAD (asp-glu-ala-asp), que dio a esta familia de proteínas el nombre de “caja DEAD”. [5] El motivo 1, el motivo II, el motivo Q y el motivo VI son necesarios para la unión y la hidrólisis del ATP, mientras que los motivos 1a, 1b, III, IV y V pueden estar involucrados en reordenamientos intramoleculares e interacción del ARN. [6]

Familias relacionadas

Las familias DEAH y SKI2 han tenido proteínas que se han identificado como relacionadas con la familia de cajas DEAD. [7] [8] [9] Estos dos parientes tienen algunos motivos particularmente únicos [ ¿cuáles? ] que se conservan dentro de su propia familia. [10]

Las familias DEAD box, DEAH y SKI2 se denominan colectivamente proteínas DExD/H . [10] Se cree que cada familia tiene un papel específico en el metabolismo del ARN, por ejemplo, las actividades NTPasa de las proteínas DEAD box y DEAH box son estimuladas por el ARN, pero las proteínas DEAD box usan ATP y DEAH no. [6]

Funciones biológicas

Las proteínas de caja DEAD se consideran helicasas de ARN y se ha descubierto que muchas son necesarias en procesos celulares como el metabolismo del ARN , incluida la transcripción nuclear , el empalme de pre-ARNm , la biogénesis de ribosomas , el transporte nucleocitoplasmático, la traducción, la descomposición del ARN y la expresión génica en orgánulos. [10] [11] [12]

Empalme de pre-ARNm

El empalme de pre-ARNm requiere reordenamientos de cinco grandes complejos RNP, que son snRNPs U1, U2, U4, U5 y U6. Las proteínas DEAD box son helicasas que realizan el desenrollado en un enfoque dependiente de la energía y son capaces de realizar estos reordenamientos de snRNP de una manera rápida y eficiente. [13] Hay tres proteínas DEAD box en el sistema de levadura, Sub2, Prp28 y Prp5, que han demostrado ser necesarias para el empalme in vivo. [13] Se ha demostrado que Prp5 ayuda en un reordenamiento conformacional de snRNA U2, lo que hace que la secuencia de reconocimiento del punto de ramificación de U2 esté disponible para unirse a la secuencia del punto de ramificación. [14] Prp28 puede tener un papel en el reconocimiento del sitio de empalme 5' y no muestra actividad de helicasa de ARN, lo que sugiere que deben estar presentes otros factores para activar Prp28. [15] También se ha descubierto que las proteínas DExD/H son componentes necesarios en el empalme del pre-ARNm, en particular las proteínas DEAH, Prp2, Prp16, Prp22, Prp43 y Brr213. [16] Como se muestra en la figura, las proteínas de la caja DEAD son necesarias en los pasos iniciales de la formación del espliceosoma, mientras que las proteínas de la caja DEAH se requieren indirectamente para las transesterificaciones , la liberación del ARNm y el reciclaje del complejo del espliceosoma 9 .

El papel de las proteínas de la caja DEAD en el empalme del pre-ARNm. El texto naranja representa las proteínas de la caja DEAD.

Iniciación de la traducción

El factor de iniciación de la traducción eIF4A fue la primera proteína DEAD box que se encontró que tenía una actividad ATPasa dependiente de ARN . Se ha propuesto que esta abundante proteína ayuda a desenrollar la estructura secundaria en la región 5' no traducida. [17] Esto puede inhibir el proceso de escaneo de la subunidad ribosomal pequeña, si no se desenrolla. [17] Ded1 es otra proteína DEAD box que también es necesaria para la iniciación de la traducción, pero su papel exacto en este proceso aún es oscuro. [18] Vasa , una proteína DEAD box altamente relacionada con Ded1, juega un papel en la iniciación de la traducción al interactuar con el factor de iniciación eucariota 2 ( eIF2 ). [19]

Véase también

Referencias

  1. ^ Johnson, ER; McKay, DB (1999). "Estructura cristalográfica del dominio amino terminal del factor de iniciación de levadura 4A, una helicasa de ARN DEAD-box representativa". ARN . 5 (12): 1526–1534. doi :10.1017/S1355838299991410. PMC  1369875 . PMID  10606264.
  2. ^ Takashi Kikuma; Masaya Ohtsu; Takahiko Utsugi; Shoko Koga; Kohji Okuhara; Toshihiko Eki; Fumihiro Fujimori; Yasufumi Murakami (marzo de 2004). "Dbp9p, un miembro de la familia de proteínas DEAD Box, exhibe actividad de ADN helicasa". J. Biol. química . 279 (20): 20692–20698. doi : 10.1074/jbc.M400231200 . PMID  15028736.
  3. ^ Heung LJ, Del Poeta M (marzo de 2005). "Desbloqueo de la caja muerta: ¿una clave para la virulencia criptocócica?". J. Clin. Invest . 115 (3): 593–5. doi :10.1172/JCI24508. PMC 1052016 . PMID  15765144. 
  4. ^ Gorbalenya AE, Koonin EV, Donchenko AP, Blinov VM (junio de 1989). "Dos superfamilias relacionadas de supuestas helicasas implicadas en la replicación, recombinación, reparación y expresión de genomas de ADN y ARN". Nucleic Acids Res . 17 (12): 4713–30. doi :10.1093/nar/17.12.4713. PMC 318027 . PMID  2546125. 
  5. ^ abc Linder, P.; Lasko, PF; Ashburner, M.; Leroy, P.; Nielsen, PJ; Nishi, K.; Schnier, J.; Slonimski, PP (1989). "El nacimiento de la caja MUERTA". Nature . 337 (6203): 121–122. Bibcode :1989Natur.337..121L. doi :10.1038/337121a0. PMID  2563148. S2CID  13529955.
  6. ^ ab Tanner NK, Cordin O, Banroques J, Doère M, Linder P (enero de 2003). "El motivo Q: un motivo recientemente identificado en las helicasas de caja DEAD puede regular la unión y la hidrólisis del ATP". Mol. Cell . 11 (1): 127–38. doi : 10.1016/S1097-2765(03)00006-6 . PMID  12535527.
  7. ^ Tanaka N, Schwer B (julio de 2005). "Caracterización de las actividades de NTPasa, unión a ARN y helicasa de ARN del factor de empalme de caja DEAH Prp22". Biochemistry . 44 (28): 9795–803. doi :10.1021/bi050407m. PMID  16008364.
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  9. ^ Wang L, Lewis MS, Johnson AW (agosto de 2005). "Interacciones de dominios dentro del complejo Ski2/3/8 y entre el complejo Ski y Ski7p". ARN . 11 (8): 1291–302. doi :10.1261/rna.2060405. PMC 1370812 . PMID  16043509. 
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