(¡Lo prometido es deuda!)

La expresión de genes en las formas de vida eucariotas comprende un gran número de fenómenos interconectados entre sí, cuya coordinación ha favorecido la aparición de mecanismos de control de calidad y vigilancia de los RNA mensajeros. Uno de estos mecanismos es el llamado Nonsense-mediated Decay (NMD), desempeñado por un complejo multiproteico de vigilancia capaz de detectar codones de stop prematuros (PTC) en los mRNA, señalizando la detención de la traducción, el desensamblaje del ribosoma, la degradación del péptido naciente y del propio mRNA.

La maquinaria NMD está compuesta por toda una pléyade de proteínas, algunas exclusivas de este complejo y otras participantes en diferentes ramas del metabolismo del ARN. NMD es un mecanismo muy versátil que interacciona con otros complejos y maquinarias de la célula. Dependiendo de la especie, existen distintos modelos de NMD en los que participan diferentes proteínas. Los sistemas NMD mejor estudiados son los de la levadura panadera (Saccharomyces cerevisiae), la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster), el gusano nematodo (Caenorhabditis elegans) y el de mamíferos. El funcionamiento es aparentemente diferente según se trate de mamíferos o del resto de organismos.

La dotación mínima de la NMD son tres proteínas: UPF1, UPF2 y UPF3 (UPF, del inglés up-frameshifts) o también denominadas SMG2 a SMG4 (del inglés supresor with morphogenetic effect on genitalia). Además, el mecanismo de degradación de ARNm con PTCs requiere de los factores de terminación eucariotas RF1 y RF3 (del inglés release factor). En algunos organismos también participan las proteínas SMG1, SMG5, SMG6 y SMG7, proteínas con actividad quinasa implicadas en los ciclos de activación y desactivación de las proteínas UPF.

Otro proceso de suma importancia en el metabolismo del RNA comprende el procesamiento de los mensajeros por el fenómeno de splicing. El EJC (Exon Junction Complex) es un complejo multiproteico que se une tras la transcripción al ARNm durante la reacción de splicing. Se trata, al menos en mamíferos, de un complejo formado por 4 proteínas principales: eIF4A3, Y14, MAGOH (que se unen en el núcleo) y MLN51 (que se une en el citoplasma y parece ser dispensable para algunos organismos). El EJC sirve de marca indicadora de “libre de intrón”, y se disocia durante la ronda pionera de traducción.

La relación entre NMD y EJC

Al descubrir y estudiar NMD, se hizo patente la necesidad de señales adicionales que indicasen a esta maquinaria qué codones de stop se corresponden con anomalías en el RNA mensajero, pudiendo provenir estas señales de orígenes diferentes [cita]. Por ejemplo, existen evidencias de que el EJC interactúa con NMD ofreciéndole ciertas señales para detectar la posición de PTCs y enviar los ARNm a degradación. Tales evidencias encajan con que fenómenos derivados de un splicing anómalo, como la retención de intrones, puedan dar lugar a la aparición de PTCs (bien porque alteren la fase de lectura o porque en su secuencia codifiquen para PTCs). Esta relación entre ambos complejos queda reforzada con casos documentados de interacción entre el heterodímero Y14/MAGOH y la proteína UPF3 en mamíferos.

Asimismo, se ha propuesto un modelo molecular que incorpora proteínas como las CBC (Cap-Binding Complex) y las PAPBC (PolyAdeninePhosphate-Binding Complex), que reclutan a UPF1 (junto a proteínas asociadas) y a los factores de liberación del ribosoma, formando el denominado complejo SURF. Cuando este complejo interacciona con un EJC downstream del codón de stop, se favorece la fosforilación de UPF1 por parte de SMG1, lo cual desencadena la actividad endonucleasa de SMG6 y el reclutamiento del exosoma y la exonucleasa XRN1 para degradar el transcrito aberrante. Este modelo es denominado Faux 3’-UTR, y como éste existen muchos otros.

Dada la importancia de la estabilidad y correcta expresión del mRNA en relación a enfermedades como Alzheimer y Párkinson, hallar pruebas para establecer una conexión definitiva entre EJC y NMD y para entender mejor su funcionamiento está actualmente en el punto de mira de numerosas investigaciones, empleando para ello distintos organismos modelo que presentan diversas ventajas y facilidades para el estudio. En nuestro trabajo nos hemos centrado particularmente en la posible interacción entre las proteínas UPF3 y Y14/MAGOH, por diferentes abordajes experimentales, en el organismo modelo Paramecium tetraurelia.

Bibliografía:

En construcción. Fuente de las figuras: modificado de Annual Biochemistry Reviews y autoría propia.