endonucleasa de ARNr

La endonucleasa de ARNr ( EC 4.6.1.23 , alfa-sarcina ) es una enzima ^{[ 1 ]} que cataliza la hidrólisis del enlace fosfodiéster entre residuos de guanosina y adenosina en una posición específica del ARNr 28S de los ribosomas de rata . Esta ribotoxina también actúa sobre el ARNr bacteriano .

La alfa-sarcina, una proteína inactivadora de ribosomas producida por el moho Aspergillus giganteus , escinde la porción del ARN ribosómico que forma el pequeño sustrato ribosómico. La alta especificidad de la alfa-sarcina y su eficiencia de escisión son objeto de estudio y también explican el elevado nivel de toxicidad de esta proteína. ^{[ 2 ]}

Se cree que el aminoácido tirosina presente en la secuencia de aminoácidos de la alfa-sarcina permite la especificidad de su unión al ARNr. Es el grupo alcohol presente en la tirosina el que posibilita esta unión. Esto se determinó en pruebas en las que se eliminó el grupo alcohol, sustituyendo la tirosina por fenilalanina , y la afinidad de unión se redujo considerablemente. ^{[ 3 ]} La región del ADN que produce la alfa-sarcina está altamente conservada, al igual que la secuencia correspondiente en el ribosoma diana. Esta secuencia se centra en un nucleótido de guanina ubicado en el denominado "motivo de guanina abultada". ^{[ 4 ]}

La alfa-sarcina destaca por su especificidad de escisión. Interactúa con un único enlace en el ribosoma diana y lo rompe, provocando su inactivación. El enlace en cuestión es el enlace fosfodiéster dentro del bucle sarcina/ricina (SRL) del ARNr. La región SRL del ARN recibió su nombre de la toxina alfa-sarcina que la ataca. El enlace diana se encuentra dentro del tetrabucle GAGA del ARN, entre un nucleótido de guanina y uno de adenina. Otras ribotoxinas también escinden el ARN de los ribosomas, pero presentan muchos más puntos de escisión, lo que indica una especificidad mucho menor. ^{[ 5 ]}

La especificidad de la alfa-sarcina es tan alta que puede reconocer el segmento SRL del ribosoma sin la presencia del resto del mismo. Los SRL se pliegan de forma independiente, creando la misma estructura que cuando se encuentran dentro del ribosoma. Esto reafirma la idea de que es la afinidad de la alfa-sarcina por esta región específica del ribosoma la que provoca su unión y reacción. El nucleótido clave de reconocimiento en el ribosoma es un nucleótido de guanina ubicado seis nucleótidos corriente arriba del sitio de escisión (este es el mismo que la región "g-bulge" mencionada anteriormente). ^{[ 5 ]}

Las condiciones que permiten el reconocimiento y la escisión incluyen la salinidad del medio. Con una mayor concentración de sal, aumenta la competencia para que la alfa-sarcina alcance la protuberancia G. ^{[ 5 ]} Esto se debe a las interacciones electrostáticas entre las cadenas laterales catiónicas de los aminoácidos de la alfa-sarcina y los fosfatos de la cadena del ribosoma. Una mayor concentración de sal interfiere con estas dos interacciones.

La constante de velocidad global para la reacción de escisión de SRL es de segundo orden (k2/K1/2 de 10⁸ M⁻¹s⁻¹). Esto significa que la velocidad de reacción es directamente proporcional al cuadrado de la concentración del reactivo. La velocidad no parece depender de etapas físicas; es decir, la capacidad de las dos moléculas para localizarse entre sí en solución no influye en la rapidez de su reacción. Esto se determinó observando la velocidad de la reacción bajo diferentes viscosidades. La disociación de los productos, la separación de las dos moléculas, tampoco afecta la velocidad. Se sugiere que la etapa determinante de la velocidad para la escisión de SRL ocurre dentro de la ruptura química del enlace fosfodiéster.

Una vez que la alfa-sarcina ha escindido el ribosoma, los fragmentos resultantes, P1 y P2, se escinden aún más, con una afinidad particular hacia los sitios A y G. Sin embargo, esta última escisión tiene una velocidad de reacción mucho menor.⁴ Esto respalda aún más la idea de que la alfa-sarcina depende de la estructura plegada del ARN para el reconocimiento y la escisión, pero no necesariamente del resto de la molécula. La velocidad de escisión para un ARN monocatenario desplegado que contiene la secuencia GA es tres veces menor que la de la secuencia SRL completa y plegada.

• ARNr+endonucleasa en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.