Una nueva investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve describe un mecanismo por el cual un sistema esencial de control de calidad en las células identifica y destruye el material genético defectuoso. Los hallazgos se publicaron en línea el 23 de diciembre Comunicaciones de la naturaleza .
Kristian Baker PhD, profesora asociada en el Centro de Biología Molecular de ARN de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve dirigió el estudio que proporcionó evidencia para la comunicación directa entre la maquinaria de síntesis de proteínas de la célula, el ribosoma, y el complejo de proteínas que reconocey destruye intermedios genéticos defectuosos llamados ARN mensajeros ARNm.
"Nuestro objetivo era comprender cómo las células pueden reconocer el ARNm que es defectuoso y distinguirlo del ARNm normal. Para la mayoría de las células, este proceso es crítico para la supervivencia, pero aún no entendemos cómo funciona, especialmente cuando la diferencia entrelos dos son muy sutiles ", dijo Baker." Nuestros hallazgos muestran claramente que la maquinaria de vigilancia involucrada en la identificación de ARNm defectuoso interactúa funcionalmente con el ribosoma, el aparato responsable de sintetizar proteínas en la célula. Ahora está claro que estos dos elementos se comunican y funcionanmuy juntos para reconocer y eliminar el ARNm aberrante de la célula "
Las células convierten secciones de genes que codifican el ADN en ARNm que sirve como modelo para la síntesis de una proteína. En algunos casos, la plantilla de ADN ha sufrido daños o se producen errores al copiar la información de modo que el ARNm contiene un "codón de parada prematura""Los codones de parada prematuros hacen que el ribosoma detenga la síntesis temprano, antes de que se produzca la proteína completa, lo que resulta en una proteína truncada que a menudo carece de función, o peor, puede causar estragos en otros procesos normales en la célula. La investigación de Baker se centró en cómo las célulasidentificar cuándo un ARNm tiene un codón de parada prematuro y luego apuntar al intermediario genético defectuoso para su eliminación rápida para evitar los efectos nocivos de las proteínas truncadas.
"Considere la posibilidad de un fabricante de automóviles", dijo Baker. "Si un pedal de freno defectuoso supera el control de calidad y se instala en un automóvil nuevo, el resultado principal es un automóvil que funciona incorrectamente, lo que en sí mismo es malo. Sin embargo, fallaretirar el automóvil de la carretera podría tener graves consecuencias secundarias si daña a otros automóviles, conductores o carreteras. Por lo tanto, son necesarios procesos de control de calidad eficientes, y los que identifican y eliminan intermediarios genéticos defectuosos de la célula son absolutamente críticos paraevitando consecuencias posteriores que podrían afectar negativamente la función de toda la célula "
En el nuevo estudio, Baker y su equipo de investigadores descubrieron que los ribosomas se estancaron en el ARNm en los codones de parada prematura. Esta observación condujo al descubrimiento de que una de las proteínas en el complejo de vigilancia, UPF1, era importante para interactuar con el ribosoma estancadoy ayudando a su liberación del ARNm. La incapacidad de UPF1 de comunicarse adecuadamente con el ribosoma da como resultado que el ARNm no se dirija a la eliminación rápida e inactive todo el sistema de vigilancia. Además, los hallazgos de Baker indicaron que UPF1 aprovecha la energía encontrada entrifosfato de adenosina, una reserva para el almacenamiento de energía en la célula, para influir en la función del ribosoma, y que este paso en el punto de control celular es necesario para reconocer y destruir el ARNm con codones de parada prematuros.
Los esfuerzos de Baker podrían aprovecharse para el tratamiento futuro de enfermedades genéticas ". Alrededor de un tercio de todas las enfermedades genéticas implican una mutación genética que introduce un codón de parada prematuro en el ARNm correspondiente. En algunos casos, una estrategia terapéutica que instruyeel ribosoma para evitar esta parada o que interfiere con el reconocimiento o la eliminación del ARNm podría restaurar algún nivel de proteína funcional y disminuir los síntomas de la enfermedad en los pacientes ", dijo Baker." Lo más emocionante es que una vez desarrollada, tal estrategia podría seraplicado no solo a una sola enfermedad genética, sino a cualquiera que ocurra como consecuencia de estas mutaciones particulares ".
La financiación para el estudio fue proporcionada por los Institutos Nacionales de Salud GM095621 y la National Science Foundation 1253788. El autor principal, estudiante de posgrado, Lucas Serdar, recibió el apoyo de una beca predoctoral otorgada por el NIH T32GM08056.
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Materiales proporcionado por Universidad Case Western Reserve . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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