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Articulo de referencia

ARN prerribosómico

El ARN prerribosómico (pre-ARNr) es el precursor del ARN ribosómico maduro ( ARNr ), que es un componente de los ribosomas . El pre-ARNr se transcribe primero a partir del ADN r...

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El ARN prerribosómico (pre-ARNr) es el precursor del ARN ribosómico maduro ( ARNr ), que es un componente de los ribosomas . El pre-ARNr se transcribe primero a partir del ADN ribosómico (ADNr), luego se escinde y se procesa para convertirse en ARNr maduro.

Descripción general

Durante o inmediatamente después de la transcripción del pre-ARNr a partir del ADNr en el nucléolo , el precursor del ARN ribosómico (pre-ARNr) se modifica y se asocia con algunas proteínas ribosómicas. [ 1 ] Los ARN nucleolares pequeños ( ARNnsno ) dictan las modificaciones, mediante el apareamiento de bases con sitios diana en el pre-ARNr eucariota y también pueden desempeñar un papel en el plegamiento del pre-ARNr. El pre-ARNr contiene espaciadores transcritos externos (5'-ETS, 3'-ETS) en ambos extremos, así como espaciadores transcritos internos (ITS1, ITS2). Las escisiones en los sitios A' y T1 eliminan el 5'-ETS y el 3'-ETS, respectivamente. Las escisiones en los sitios A0, 1 y 2 dan lugar al ARNr 18S. La escisión en el sitio 3 puede ocurrir antes o después de la escisión en los sitios A0, 1 y 2 y puede ser responsable del vínculo entre las vías de procesamiento del ARNr 18S y 28S. Los últimos pasos del procesamiento del ARNr requieren escisiones en 3, 4', 4 y 5 para generar ARNr 5.8S y 28S maduros .

Modificaciones

Las investigaciones sugieren que, ya sea simultáneamente o inmediatamente después de la síntesis del pre-ARNr, se realizan modificaciones internas en regiones de los componentes del ARNr, 18S, 5.8S y 28S , que varían según el tipo de célula. Las modificaciones del pre-ARNr de Xenopus incluyen diez metilaciones de bases, 105 2'-O-metilaciones de ribosa y alrededor de 100 pseudouridinas, mientras que el ARNr de levadura tiene apenas la mitad de estas modificaciones. [ 2 ] El ARN nucleolar pequeño se aparea con el pre-ARNr y determina el sitio de las modificaciones. Las familias individuales de snoRNA realizan diferentes modificaciones. El snoRNA de caja C/D guía la formación de 2'-O-Me, mientras que el snoRNA de caja H/ACA guía la formación de pseudouridinas. Se cree que el apareamiento de bases del snoRNA con el pre-ARNr actúa como una chaperona en el plegamiento del ARNr maduro.

Proteínas ribosómicas

El pre-ARNr comprende tres tamaños principales: 37S (levadura), 40S (Xenopus) y 45S (mamíferos). En una serie de pasos, casi 80 proteínas ribosómicas se ensamblan con el pre-ARNr. Durante la transcripción del pre-ARNr, se asocian las primeras proteínas de unión ribosómica. [ 3 ] Se cree que este complejo ribosómico 30S que contiene pre-ARNr 45S es el precursor del complejo ribosómico 80S, que a su vez es el precursor del complejo ribosómico 55S. El complejo ribosómico 55S constituye aproximadamente el 75% de la población nucleolar de pre-ribosomas. [ 4 ]

Procesamiento del ARN ribosómico

Para formar los ARNr maduros 18S, 5.8S y 28S, el pre-ARNr 40S (Xenopus) y 45S (mamíferos) deben pasar por una serie de cortes para eliminar los espaciadores externos e internos (ETS/ITS). Esto puede hacerse mediante dos vías. La vía 1 comienza con un corte en el sitio 3, que separa las regiones codificantes de ARNr 5.8S y 28S en el pre-ARNr 32S de la región codificante de ARNr 18S en el pre-ARNr 20S. La vía 2 corta inicialmente en los sitios A0, 1 y 2, antes de cortar en el sitio 3. [ 5 ]

ARNsno U3

El snoRNA U3, el snoRNA más abundante necesario para el procesamiento del ARNr, influye en la vía elegida. [ 6 ] Se asocia con el pre-ARNr a través de interacciones proteína-proteína y apareamiento de bases. Para que el U3 funcione correctamente, se requiere el apareamiento de bases entre la región bisagra 3' del U3 y secuencias complementarias en el ETS 5'. Sin embargo, el apareamiento entre la bisagra 5' del U3 y el ETS 5' puede ocurrir, pero no es necesario para su función. [ 7 ] La nucleolina , una fosfoproteína abundante , se une al pre-ARNr inmediatamente después de la transcripción y facilita el apareamiento de bases entre las bisagras del snoRNA U3 y el ETS. [ 8 ]

Sitio A' y clivaje T1

El área donde el 5'-ETS se une covalentemente al U3 se conoce como sitio A', y a veces se escinde en un evento de procesamiento primario en el pre-ARNr de mamíferos. La escisión de este sitio depende de los snoARN U3, U14, E1 y E3, y aunque esta escisión no es un requisito previo para el procesamiento del pre-ARNr, el acoplamiento de la snoRNP es crucial para la producción del ARNr 18S. Poco después de la escisión en A', el 3'-ETS se escinde en el sitio T1 por el snoARN U8.

Sitios de clivaje A0, 1 y 2

La escisión posterior en los sitios A0, 1 y 2 requiere U3 snoRNA, U14 snoRNA snR30 y snR10 en levadura, así como U22 snoRNA en Xenopus. La escisión de estos sitios está coordinada para dar como resultado un 18S rRNA maduro. La escisión de A0 requiere la Caja A del U3 snoRNA. [ 9 ] Si la Caja A del U3 está mutada, la escisión de A0 se inhibe y, aunque el pre-rRNA 20S se acumula, no se procesa en 19S rRNA y la escisión en los sitios y 2 también se inhibe, lo que sugiere que la escisión en A0 precede a la de los sitios 1 y 2. El mecanismo para la escisión del sitio 1 aún no se conoce, sin embargo, la posición de la Caja A del U3 cerca del sitio 1 ayuda a demostrar que la Caja A es nuevamente necesaria para la escisión del sitio A1. [ 10 ] Sin embargo, el sitio 2 requiere el extremo 3' de BoxA' y U3 snoRNA para la escisión. Una vez que el sitio 2 se escinde, el ARNr 18S se libera del pre-ARNr.

Escote del sitio 3

Mientras que el snoRNA U3 es necesario para la formación del ARNr 18S, el snoRNA U8 es necesario para la formación de los ARNr 5.8S y 28S. [ 11 ] La escisión ocurre en el sitio 3, que está cerca del final de ITS1 y posteriormente forma el pre-ARNr 32S, un intermediario de larga vida. La escisión en el sitio 4', dentro de ITS2, produce un precursor del ARN 5.8S que es más largo en su extremo 3'. Para recortar el extremo 3', la escisión debe ocurrir en los sitios 4 y 5. Se hipotetiza que el sitio 3 puede servir como un enlace entre las vías de procesamiento del ARNr 18S y 28S en organismos superiores. [ 12 ]

Diferentes tipos

El pre-ARNr en todos los reinos biológicos muestra similitudes y diferencias. Las eubacterias contienen ARNr 16S y 23S que se encuentran en la parte superior de tallos largos apareados que sirven como sitio para el procesamiento de la escisión de la RNasa III . [ 13 ] Estos dos tallos también se encuentran en el pre-ARNr de las arqueobacterias , sin embargo, no existen en el pre-ARNr de Xenopus. Se cree que, si bien el apareamiento de bases ocurre en todos los tipos de pre-ARNr, ocurre en cis en el pre-ARNr eubacteriano, mientras que en los eucariotas ocurre en trans entre los snoARN y los extremos de las regiones codificantes del ARNr en el pre-ARNr. No está del todo claro por qué los tres reinos poseen pre-ARNr, en lugar de transcribir directamente formas maduras de ARNr, pero se cree que los espacios transcritos en el pre-ARNr pueden tener algún tipo de función en el plegamiento adecuado del ARNr.

Referencias

  1. ↑ Marmier-Gourrier N, Cle´ry A, Schlotter F, Branlant C. Se requiere una segunda interacción de pares de bases entre el ARN nucleolar pequeño U3 y la región 5'-ETS para la escisión temprana del ARN prerribosómico de la levadura. Nucleic Acids Research. 2011; 39.
  2. ↑ Gerbi SA, Borovjagin AV. Procesamiento del ARN prerribosómico en organismos multicelulares. En: Base de datos de biociencias Madame Curie [Internet]. Austin (TX): Landes Bioscience; 2000-.
  3. ↑ Chooi WY, Leiby KR. Un método de microscopía electrónica para la localización de proteínas ribosómicas durante la transcripción del ADN ribosómico: Un método para estudiar el ensamblaje de proteínas. Proc Natl Acad Sci. 1981;78:4823–4827
  4. ↑ Hadjiolov AA. El nucléolo y la biogénesis del ribosoma. Viena: Springer-Verlag KG. 1985.
  5. ↑ Gerbi SA, Borovjagin AV. Procesamiento del ARN prerribosómico en organismos multicelulares. En: Base de datos de biociencias Madame Curie [Internet]. Austin (TX): Landes Bioscience; 2000-.
  6. ↑ Borovjagin AV, Gerbi SA. El ARN nucleolar pequeño U3 es esencial para la escisión en los sitios 1, 2 y 3 del pRNA y determina qué vía de procesamiento del ARNr se sigue en los ovocitos de Xenopus. J Mol Biol. 1999;286:1347–1363
  7. ↑ Borovjagin AV, Gerbi SA. El snoRNA U3 de Xenopus se acopla al pre-ARNr mediante una nueva interacción de apareamiento de bases. Enviado. 2003
  8. ↑ Herrera A, Olson MOJ. Asociación de la proteína C23 con el ARN nucleolar marcado rápidamente. Bioquímica. 1986;25:6258–6264.
  9. ↑ Savino R, Hitti Y, Gerbi SA. Genes para el ARN nuclear pequeño U3 de Xenopus laevis. Nucleic Acids Res. 1992;20:5435–5442.
  10. ↑ Marmier-Gourrier N, Cle´ry A, Schlotter F, Branlant C. Se requiere una segunda interacción de pares de bases entre el ARN nucleolar pequeño U3 y la región 5'-ETS para la escisión temprana del ARN prerribosómico de la levadura. Nucleic Acids Research. 2011; 39.
  11. ↑ Marmier-Gourrier N, Cle´ry A, Schlotter F, Branlant C. Se requiere una segunda interacción de pares de bases entre el ARN nucleolar pequeño U3 y la región 5'-ETS para la escisión temprana del ARN prerribosómico de la levadura. Nucleic Acids Research. 2011; 39.
  12. ↑ Gerbi SA, Borovjagin AV. Procesamiento del ARN prerribosómico en organismos multicelulares. En: Base de datos de biociencias Madame Curie [Internet]. Austin (TX): Landes Bioscience; 2000-.
  13. ↑ Gerbi SA, Borovjagin AV. Procesamiento del ARN prerribosómico en organismos multicelulares. En: Base de datos de biociencias Madame Curie [Internet]. Austin (TX): Landes Bioscience; 2000-.