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Complejo de unión de exones

Un complejo de unión de exón ( EJC ) es un complejo proteico que se forma en una cadena de ARN premensajero en la unión de dos exones que se han unido durante el empalme del ARN . El EJC tiene influencias importantes en la traducción , vigilancia , localización del ARNm empalmado y metilación de m 6 A. [1] [2] Primero se deposita en el ARNm durante el empalme y luego se transporta al citoplasma . Allí juega un papel importante en la regulación postranscripcional del ARNm. Se cree que los complejos de unión de exones proporcionan una memoria específica de la posición del evento de empalme. El EJC consta de un núcleo de heterotetrámero estable, que sirve como plataforma de unión para otros factores necesarios para la vía del ARNm. [2] El núcleo del EJC contiene la proteína factor de iniciación eucariota 4A-III ( eIF4A-III ; una helicasa de ARN de caja DEAD ) unida a un análogo de trifosfato de adenosina ( ATP ), así como las proteínas adicionales Magoh e Y14 . [3] La unión de estas proteínas a dominios moteados nucleares se ha medido recientemente y puede estar regulada por vías de señalización PI3K/AKT/mTOR . [4] Para que se produzca la unión del complejo al ARNm, se inhibe el factor eIF4AIII, deteniendo la hidrólisis del ATP. [3] Esto reconoce a EJC como un complejo dependiente de ATP. EJC también interactúa con una gran cantidad de proteínas adicionales; más notablemente las proteínas SR. [5] Se sugiere que estas interacciones son importantes para la compactación del ARNm. [5] El papel de EJC en la exportación de ARNm es controvertido.

2.3 estructura de resolución en angstrom de un complejo central EJC unido a una transcripción de ARN

Componentes proteicos

El EJC se compone de varios componentes proteicos clave: RNPS1 , Y14, SRm160 , Aly/REF y Magoh, entre otros. [6] [7] [8] RNPS1 puede funcionar como un coactivador del empalme, pero junto con Y14, también participa en el proceso de desintegración mediada por sin sentido en eucariotas. [9] [10] SRm160 es otro coactivador que se ha propuesto para mejorar el procesamiento del extremo 3' del ARNm. [11] [12] Se cree que el componente proteico Magoh facilita la localización subcitoplasmática de los ARNm, mientras que Aly participa en la exportación de ARNm nuclear. [13] [14] [15] Se cree que Aly es reclutada en el complejo de unión del exón por la proteína UAP56 . [16] UAP56 se reconoce como una ARN helicasa pero actúa como un factor de empalme necesario para el ensamblaje temprano del espliceosoma. [17] Otro factor implicado en la vía EJC es DEK . Se sabe que este componente participa en una variedad de funciones que van desde el empalme hasta la regulación transcripcional y la estructura de la cromatina . [18] [19] [20]

Estructura

La cristalización del complejo de unión del exón ha revelado la organización estructural de sus componentes proteicos. El núcleo del complejo es alargado con una dimensión total de 99 Å por 67 Å por 54 Å. [21] Está organizado en torno al factor eIF4AIII. El factor en sí consta de dos tipos diferentes de conformaciones alrededor del ARNm: cerrada y abierta. En un estado cerrado, los dos dominios de eIF4AIII forman sitios de unión compuestos para el 5'-adenilil-β,γ-imidodifosfato (ADPNP) y el ARNm. [21] En la conformación abierta, los dos dominios giran 160 grados en relación con el estado cerrado18. Los componentes proteicos Magoh e Y14 se unen para formar un heterodímero ubicado en el polo 5' del EJC. [22] [23] [24] Magoh se une a un dominio eIF4AIII a través de interacciones entre residuos de sus dos hélices C-terminales y un extremo de una hoja β grande . [21] Los residuos conservados en el conector entre los dos dominios eIF4AIII forman puentes salinos o enlaces de hidrógeno con residuos específicos en Magoh. [21] Se producen otros enlaces entre el segundo bucle de la hoja β de Magoh y los dos dominios eIF4AIII y su conector. [21] Sólo se forma un único enlace parcial entre Y14 y eIF4AIII. Consiste en un puente salino entre los residuos conservados Y14 Arg108 y eIF4AIII Asp401 . [21] Si ocurrieran mutaciones en ambos residuos, la asociación de Magoh-Y14 con EJC sería inexistente. [25]

Mecanismo

Durante el segundo paso del empalme en células eucariotas, la EJC se deposita aproximadamente a 20-24 nucleótidos del extremo 5' aguas arriba de la unión de empalme (donde se unen dos exones), cuando se ha formado el lazo y los exones están ligados entre sí. [26] [27] La ​​unión de la EJC al ARNm se produce de manera independiente de la secuencia, para formar la ribonucleoproteína mensajera madura (mRNP). [28] El EJC permanece unido de manera estable a este mRNP a medida que se exporta fuera del núcleo hacia el citoplasma. Los componentes proteicos están unidos o liberados por la EJC a medida que se transporta. Para que se produzca la translocación de ARNm a través del complejo del poro nuclear, un heterodímero que consta de NXF1 /TAP y NXT1 / p15 debe unirse a las transcripciones. [29] NXF1/TAP es un receptor importante para la exportación de ARNm al citoplasma. Esto se debe a que interactúa tanto con las proteínas adaptadoras de unión al ARN como con los componentes del complejo del poro nuclear . [30]

El reconocimiento de un codón de terminación prematuro se produce durante la traducción en el citoplasma. La imagen que se muestra a continuación implica que este evento es nuclear, contrariamente a la opinión general en este campo. Los lectores deben ser conscientes de que la traducción en el núcleo es un tema muy controvertido que no está bien respaldado por datos. [ cita necesaria ]

PTC hace que la transcripción de ARNm se someta a NMD

En decadencia mediada por tonterías

Los complejos de unión de exones desempeñan un papel importante en la vigilancia del ARNm . Más específicamente, se encuentran en la vía de desintegración mediada por sin sentido (NMD), en la que se degradan las transcripciones de ARNm con codones de parada prematuros. En la traducción normal del ARNm, el ribosoma se une al transcrito y comienza el alargamiento de la cadena de aminoácidos . Continúa hasta llegar a la ubicación del complejo de unión del exón, que luego desplaza. A continuación, la traducción se completa cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación . En NMD, la transcripción de ARNm contiene un codón de terminación prematura (PTC) debido a una mutación sin sentido . Si este codón ocurre antes del sitio EJC, el EJC permanecerá unido, lo que desencadenará la descomposición del ARNm. [31] El EJC y su posición sirven como una especie de regulador, determinando si la transcripción es defectuosa o no.

También se sabe que los EJC participan en la NMD de otra manera; el reclutamiento de los factores de vigilancia UPF1 , UPF2 y UPF3 . [32] Estas proteínas son los componentes más importantes del mecanismo NMD. La proteína EJC MAGOH, Y14 y eIF4AIII proporcionan una unión para UPF3, que actúa como puente entre UPF2 y UPF1 formando un complejo trimérico. [33] Dentro de este complejo, UPF2 y UPF3 actúan cooperativamente para promover la ATPasa y la ARN helicasa de UPF1. [33] El núcleo EJC ancla de manera estable el complejo UPF al ARNm y ayuda en la regulación de la proteína UPF1 esencial. [33] Los ribosomas que están bloqueados en un PTC reclutan UPF1 a través de interacciones con el factor de liberación eRF1 y eRF3 . [33] Junto con la proteína SMG1 , eRF1, eRF3 y UPF1 forman el complejo SURF. Este complejo forma un puente entre el ribosoma y el EJC aguas abajo que está asociado con UPF3 y UPF2. [33] Esta interacción desencadena la fosforilación de UPF1 por SMG1, provocando la disociación de eRF1 y eRF3. [33] El complejo producido consta de EJC, UPF3, UPF2, UPF1 fosforilado y SMG1 y, a su vez, desencadena la degradación del ARNm. [33]

notas y referencias

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