Complejo de descapuchamiento

Dcp2 , como principal catalizador del proceso de descapuchamiento, se basa en un patrón específico de aminoácidos llamado dominio nudix para alinearse con la caperuza 5' y así hidrolizarla . ^{[ 5 ]} Un dominio nudix se forma al empaquetar dos láminas beta entre múltiples hélices alfa , puede tener varias longitudes y tamaños, y generalmente es utilizado por las proteínas para llevar a cabo la desfosforilación , eliminando un fosfato al insertar una molécula de agua en el enlace entre el fosfato y el resto de la molécula. ^{[ 10 ]} En el caso de Dcp2, contiene múltiples cadenas laterales de ácido glutámico que están cargadas negativamente en condiciones celulares normales, y estas son las que permiten a la proteína manipular las moléculas de agua para hidrolizar el puente trifosfato que conecta el extremo 5' del ARNm con la caperuza de 7-metilguanosina . ^{[ 5 ]} Por lo tanto, el dominio nudix es lo que permite a Dcp2 eliminar la tapa 5', lo que da como resultado la creación de 7mGDP, una 7-metilguanosina con dos grupos fosfato unidos y una cadena de ARNm monofosforilada.

Antes del dominio nudix se encuentra un dominio regulador N-terminal (NRD), que ayuda a hidrolizar la caperuza 5' del ARNm. Después del dominio nudix se encuentra un área C-terminal llamada Caja B, que ayuda a unir Dcp2 al ARN. ^{[ 5 ]} Con estos tres motivos principales, Dcp2 puede encontrar, unirse firmemente e hidrolizar una caperuza 5' del ARNm. Lo hace bien reconociendo un bucle en horquilla en el ARN dentro de 10 pares de bases de la caperuza, que se llama elemento de unión y descapuchamiento de Dcp2, o bien mediante una proteína separada que reconoce un patrón de pares de bases en el ARNm y recluta directamente la holoenzima Dcp2-Dcp1. ^{[ 8 ]} Desafortunadamente, Dcp2 actúa lentamente y necesita que otras proteínas se coordinen con él para poder descapuchar el ARNm de manera oportuna.

Dcp1 es una subunidad reguladora que se combina con Dcp2, creando una holoenzima capaz de descapuchar el ARNm correctamente. ^{[ 11 ]} Sin Dcp1, es prácticamente imposible que Dcp2 descapuche nada in vivo , y su funcionamiento in vitro es increíblemente lento , lo que convierte la formación de esta holoenzima en un proceso esencial para la descapuchación. ^{[ 5 ]}

La estructura secundaria de Dcp1 consta de siete láminas beta y tres hélices alfa , que se unen para formar una estructura terciaria en forma de V. Las características definitorias de Dcp1 son el dominio EVH1 y un dominio que reconoce secuencias ricas en prolina (PRS) en otras proteínas. El dominio EVH1 interactúa directamente con el dominio NRD de Dcp2 mencionado anteriormente, y actualmente se cree que ayuda directamente a la eliminación de la caperuza del ARNm, aunque no está claro cómo lo hace. El dominio que reconoce las PRS está compuesto principalmente por aminoácidos hidrofóbicos y se encuentra dentro de la hendidura de la "V" de la estructura de Dcp1. Se utiliza para unirse a otras proteínas en el complejo de eliminación de la caperuza de Dcp1. ^{[ 11 ]}

PNRC2 se une a Dcp1 y potencia su efecto para favorecer la eliminación de la caperuza, y también recluta a Upf1 al complejo de eliminación de la caperuza. Posee una secuencia rica en prolina que es hidrofóbica y se adhiere fuertemente a la hendidura igualmente hidrofóbica de Dcp1, por lo que Dcp1 se une a la región rica en prolina de PNRC2 , lo que a su vez potencia aún más la función de Dcp2. Las investigaciones actuales sugieren que PNRC2 ayuda a asociar Dcp2 y Dcp1, haciendo que la holoenzima Dcp2-Dcp1 sea más estable y, por lo tanto, aumentando la eficacia de Dcp2, pero los detalles exactos sobre cómo lo hace son imprecisos. ^{[ 12 ]} El reclutamiento de Upf1 permite que el complejo de eliminación de la caperuza participe en la degradación de ARNm mediada por codones de terminación prematura , lo que convierte a PNRC2 en una vía para que Dcp2 se conecte con la vía reguladora encargada de destruir el ARNm transcrito incorrectamente . ^{[ 13 ]}

Upf1 , Upf2 y Upf3 son proteínas implicadas en la vía reguladora de la degradación del ARNm mediada por codones de terminación prematura , y no en la eliminación propiamente dicha de la caperuza del ARNm. Solo Upf1 se une directamente al complejo de eliminación de la caperuza, mientras que Upf2 y Upf3 se unen al ARNm y luego a Upf1 para facilitar la destrucción del ARNm incorrecto. Estas son activadoras del complejo, ya que pueden dirigirlo hacia el ARNm formado incorrectamente, pero no ayudan directamente a eliminar la caperuza del ARNm. ^{[ 8 ]}

DDX6 , un ortólogo de Dhh1, también mejora la eficacia de la holoenzima Dcp2-Dcp1 mientras hidroliza la caperuza 5'. ^{[ 14 ]} Se propone que, al ser una helicasa , participa en la reconfiguración del extremo 5' del ARNm para facilitar el acceso de Dcp2 a la caperuza 5', y que estimula a Dcp1 para que interactúe mejor con Dcp2 cuando se une al resto del complejo de descapuchamiento. ^{[ 15 ]}

Edc3 activa aún más la holoenzima Dcp2-Dcp1 y le permite descapuchar rápidamente el ARNm. Posee un dominio LSm en su extremo N-terminal , que interactúa con motivos de aminoácidos específicos llamados fragmentos HLM, que se encuentran en el extremo C-terminal de Dcp1 y permiten que Edc3 se una a ellos. Otra parte importante de esta proteína es el enlazador FDF, que es un segmento largo y no estructurado de aminoácidos que se une a DDX6 e impide que se una directamente al ARNm, permitiéndole interactuar en cambio con las proteínas del complejo de descapuchamiento. El último dominio destacable es un dominio Yjef-N en el extremo C-terminal que se dimeriza con el ARNm y ayuda a crear cuerpos P alrededor de la ubicación del complejo de descapuchamiento. ^{[ 5 ]}

Los cuerpos P son condensados ​​biomoleculares ricos en ARNm descapuchado o reprimido, mezclados con factores de degradación de ARNm, como el complejo de descapuchamiento y la maquinaria de degradación de ARNm mediada por codones de terminación prematura, por lo que son importantes para la destrucción final del ARNm alterado por Dcp2. ^{[ 16 ]} A medida que Edc3 crea cuerpos P alrededor del complejo de descapuchamiento, a Dcp2 le resulta más fácil acceder a las caperuzas 5' del ARNm para hidrolizarlas, aumentando la eficacia de todo el complejo. ^{[ 17 ]}

Pat1 es otra proteína que aumenta la eficiencia del complejo de descapuchamiento. ^{[ 17 ]} Tiene tres dominios principales. Uno es necesario para descapuchar el ARNm y ayuda directamente a la holoenzima Dcp2-Dcp1 a hacerlo. Los otros dos hacen que sea más fácil para la proteína descapuchar el ARNm, pero no están directamente involucrados en la hidrólisis del enlace fosfato. ^{[ 16 ]} Pat1 mejora la unión del complejo 3′ al ARN y activa el complejo de descapuchamiento 5′ por múltiples mecanismos, incluida la promoción de la separación de fases. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} Pat1 tiene muchas interacciones con las diversas proteínas en el complejo de descapuchamiento, y se conoce como la "proteína andamiaje" porque reúne todo cuando es el momento de descapuchar algo. El dominio N-terminal interactúa con DXX6 y lo acerca para que pueda activar Dcp1, otra porción ayuda a crear cuerpos P junto con Edc3, y los dominios C-terminales unen Dcp1–Dcp2, el complejo Lsm1–7 y Xrn1 al complejo. ^{[ 5 ] [ 21 ]}

Xrn1 es una exonucleasa 5' a 3' que degrada el ARNm recién descapuchado. Actúa sobre el extremo 5' monofosfato del ARNm, que es lo que queda cuando Dcp2 ha hidrolizado la caperuza y eliminado la caperuza de 7-metilguanosina , junto con dos de los tres fosfatos que la unen al ARNm. La teoría actual postula que la estructura de Xrn1 impide la interacción de un ARNm con caperuza, ya que su estructura genera un impedimento estérico que bloquea físicamente la interacción de la proteína con cualquier ARNm que Dcp2 no haya descapuchado previamente. ^{[ 7 ]}