Todas las células vegetales obtienen su energía principalmente de dos orgánulos que contienen: los cloroplastos responsables de la fotosíntesis y las mitocondrias responsables del ciclo bioquímico de la respiración que convierte los azúcares en energía. Sin embargo, una gran cantidad de genes de una célula vegetal ensus mitocondrias y cloroplastos pueden desarrollar defectos que pongan en peligro su función. Sin embargo, las células vegetales desarrollaron una herramienta asombrosa llamada editosoma de ARN un gran complejo de proteínas para reparar este tipo de errores. Puede modificar el ARN mensajero defectuoso que resulta del ADN defectuoso al transformardesaminación de ciertos nucleótidos de ARNm.
Corrección automática de errores en células vegetales
La corrección automática de errores en plantas fue descubierta hace unos 30 años por un equipo encabezado por el fisiólogo vegetal Axel Brennicke y otros dos grupos simultáneamente. Este mecanismo convierte ciertos nucleótidos de citidina en el ARN mensajero en uridina para corregir errores en el ADN del cloroplasto oADN mitocondrial. Por lo tanto, la edición de ARN es esencial para procesos como la fotosíntesis y la respiración celular en las plantas. Años más tarde, estudios posteriores demostraron que un grupo de proteínas denominadas proteínas PPR con dominios DYW desempeñan un papel central en la edición del ARN de las plantas. Estas proteínas PPRcon dominios DYW se transcriben en el núcleo celular y migran a través de las células a los cloroplastos y las mitocondrias. Sin embargo, están inactivos en su camino hacia estos orgánulos. Solo una vez que están dentro de los orgánulos se activan y ejecutan su función en un ARNm específicositio. Sin embargo, el funcionamiento de esta activación ha sido un misterio hasta ahora.
no funciona en un tubo de ensayo
Durante muchos años, no fue posible producir sintéticamente estas proteínas PPR de tipo DYW en el laboratorio para estudiar su función y estructura más de cerca. Solo ahora un equipo germano-japonés encabezado por el biólogo estructural y bioquímico Dr. Gert Weber deel Grupo Conjunto de Cristalografía de Proteínas de Helmholtz-Zentrum Berlin y Freie Universität Berlin lo consiguió.
Ahora: estructura 3D de la proteína clave decodificada
El grupo del profesor Mizuki Takenaka había podido producir previamente el dominio DYW en bacterias. Takenaka ha estado realizando investigaciones en la Universidad de Kyoto desde 2018 y anteriormente trabajó en el laboratorio de Axel Brennicke en Ulm, Alemania. Tatiana Barthel Universidad de Greifswald y ahora enHZB fue capaz de hacer crecer los primeros cristales de proteína del dominio DYW. Una gran cantidad de estos delicados cristales ahora se han analizado en las líneas de luz MX de BESSY II para que se pueda decodificar la arquitectura tridimensional del dominio DYW ".Gracias al Joint Research Group, ubicado en HZB y FU Berlin, tenemos la capacidad de medir el tiempo del haz para realizar mediciones muy rápidamente cuando sea necesario, lo cual fue crucial ", dice el Dr. Manfred Weiss, responsable de las líneas de luz MX en BESSY II.y coautor del estudio.
Mecanismo de activación descubierto
Esta arquitectura tridimensional ha proporcionado la pista crucial del mecanismo de activación del dominio DYW que se aplica a todas las plantas. Se debe a un átomo de zinc ubicado en el centro del dominio DYW que puede acelerar la desaminación de citidina a uridina.como un catalizador. Sin embargo, para que esto suceda, el zinc debe estar en una posición óptima. El interruptor de activación lo proporciona un dominio de activación muy inusual en las inmediaciones del centro catalítico; el análisis estructural muestra que este dominio de activación puede asumir dosdiferentes posiciones, activando o desactivando la enzima. "El movimiento del dominio de activación regula el grado en que el ion zinc está disponible para la reacción catalítica", explica Weber.
una molécula como unas tijeras
Ahora ha quedado claro por qué hacer que las proteínas PPR de tipo DYW reaccionen con el ARN en el tubo de ensayo ha sido difícil hasta ahora: estas proteínas PPR son nominalmente inactivas y requieren activación. En las células vegetales, primero se producen en la célula.núcleo y luego muy probablemente migren en un estado inactivado a los orgánulos, donde se activan. "Esto es ideal, porque de lo contrario estas moléculas estarían activas en el camino, alterando varias moléculas de ARN de una manera descontrolada dañina para la célula", diceWeber.
herramienta de reparación universal
Este trabajo es un gran avance para la biología molecular de las plantas porque describe un nivel adicional de regulación sofisticada en los cloroplastos y las mitocondrias. Los resultados son fundamentales para la ciencia de las plantas, pero también podrían desempeñar un papel en nuestra vida diaria algún día. El dominio DYW podríaproporcionan una herramienta útil para la edición de ARN C-to-U y U-to-C controlable y específico del sitio. Esto podría abrir nuevas aplicaciones médicas y de bioingeniería, como la reprogramación de ciertos genes mitocondriales sin cambiar el ADN nuclear de una célula.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :