FEI4A1

El factor de iniciación eucariótico 4A-I (también conocido como eIF4A1 o DDX2A) es una proteína citosólica de 46 kDa que, en humanos, está codificada por el gen EIF4A1 , ubicado en el cromosoma 17. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Es el miembro más prevalente de la familia eIF4A de helicasas de ARN dependientes de ATP y desempeña un papel crítico en la iniciación de la traducción de proteínas eucariotas dependiente de capuchón como componente del complejo de iniciación de la traducción eIF4F . ^{[ 8 ]} eIF4A1 desenrolla la estructura secundaria del ARN dentro de la región 5'-UTR del ARNm , un paso crítico necesario para el reclutamiento del complejo de preiniciación 43S y, por lo tanto, para la traducción de proteínas en eucariotas . ^{[ 8 ]} Fue caracterizado por primera vez en 1982 por Grifo et al. , quienes lo purificaron a partir de un lisado de reticulocitos de conejo . ^{[ 9 ]}

La regulación de la traducción de los transcritos de ARNm a proteínas es una de las mejores maneras en que una célula puede modificar su respuesta al entorno, ya que los cambios en la transcripción de genes suelen tardar mucho más tiempo en manifestarse. La traducción de proteínas se divide en tres fases: iniciación, elongación y terminación. De estas fases, la iniciación es la que las células controlan con mayor eficacia. Es la etapa limitante de la síntesis de proteínas, controlada por una gran cantidad de proteínas conocidas como factores de iniciación eucariotas (eIF). La abundancia relativa de estos factores o sus actividades individuales relativas otorgan a las células eucariotas un amplio control sobre la velocidad de iniciación y, por lo tanto, sobre la síntesis de proteínas. Los eIF se regulan mediante vías de señalización intracelular bien conocidas, como la vía PI3K/AKT/mTOR ; sin embargo, otras capas bioquímicas de regulación, como la complejidad de la estructura secundaria del ARN en la región 5'-UTR, se están haciendo evidentes con investigaciones posteriores. ^{[ 8 ]}

Ejemplos de estructura secundaria del ARN

Un ejemplo de horquilla de ARN, que consiste en pares de bases complementarias de Watson-Crick en la misma hebra de ARN.

Los G-cuadruplexos son estructuras secundarias de ARN más complejas, formadas por apilamientos de tétradas de guanina , cada una compuesta por cuatro guaninas unidas por enlaces de hidrógeno de Hoogsteen , dispuestas en una configuración plano-cuadrada.

La subfamilia eIF4A en mamíferos está compuesta por tres parálogos : eIF4A1, eIF4A2 y eIF4A3 . ^{[ 10 ]} eIF4A1 y eIF4A2 comparten un 90 % de similitud de secuencia y son proteínas citoplasmáticas, mientras que eIF4A3 se localiza en el núcleo y comparte solo un 60 % de homología . ^{[ 10 ]} Históricamente, eIF4A1 y eIF4A2 se consideraban intercambiables, debido a que esto se observó en experimentos in vitro , pero investigaciones posteriores han demostrado que eIF4A1 es más frecuente en células en división, mientras que eIF4A2 es más abundante en células que no se dividen. Además, evidencia más reciente sugiere que podrían tener funciones distintas in vivo . ^{[ 8 ] [ 10 ]}

eIF4A1 es un miembro de la familia DEAD box de helicasas de ARN. ^{[ 11 ]} Las helicasas de ARN son enzimas que utilizan la energía liberada de la hidrólisis del ATP para manipular la estructura secundaria del ARN (típicamente desenrollándolo), y la familia DEAD box es la familia más grande de helicasas de ARN. ^{[ 11 ]} El nombre "DEAD box" hace referencia a la secuencia clave de aminoácidos DEAD en el motivo II de la helicasa que participa en la unión del nucleósido trifosfato (en el caso de eIF4A1, ATP ). Otros motivos conservados , compartidos por todas las proteínas de la familia eIF4A, son los motivos Q, I, Ia, Ib, III, IV, V y VI. Los motivos Ia, Ib, IV y V se unen al ARN, los motivos I, II y III median la actividad ATPasa dependiente de ARN , y el motivo VI es necesario tanto para la unión al ARN como para la hidrólisis de ATP. ^{[ 10 ]}

La familia DEAD box se caracteriza por un núcleo de helicasa estructuralmente muy conservado que consta de dos dominios tipo RecA unidos por una región de bisagra flexible alrededor de la cual la proteína puede abrirse y cerrarse tras la hidrólisis de ATP. ^{[ 13 ] [ 10 ] [ 14 ]} La hendidura formada entre estos dos dominios constituye el bolsillo de unión al ATP. ^{[ 11 ]} La molécula de ARN se une en el lado opuesto a este bolsillo de unión, extendiéndose a través de cada uno de los dominios. ^{[ 11 ]} Este núcleo está flanqueado por dominios auxiliares variables, que confieren la función única de cada ARN helicasa, en parte al permitir la unión específica a proteínas accesorias. ^{[ 11 ]}

eIF4A1 es una helicasa de ARN dependiente de ATP, ^{[ 15 ]} sin embargo, la naturaleza exacta de su dependencia del ATP para su función aún se debate. ^{[ 10 ]} Aunque después de la unión del ATP, la hidrólisis subsiguiente induce cambios conformacionales en eIF4A1, se ha demostrado que otras helicasas de ARN de la familia DEAD-box poseen actividad helicasa en presencia de análogos no hidrolizables de ATP, lo que sugiere que la unión, y no la hidrólisis, es el elemento más importante en la regulación de la actividad. ^{[ 10 ]}

eIF4A1 es un componente del complejo de iniciación de la traducción eIF4F, junto con eIF4E , la proteína de unión a la caperuza 5'-terminal , y eIF4G , la proteína andamio que mantiene unidas a eIF4A y eIF4E. ^{[ 10 ]} El complejo eIF4F suele estar acompañado por las proteínas accesorias eIF4B y eIF4H , cualquiera de las cuales puede potenciar diferencialmente la actividad de eIF4A1. Después de que el ARNm se transcribe a partir del ADN y se transloca al citoplasma, y ​​la PABP citosólica se une a la cola de poli(A) del ARNm naciente, su caperuza 5' se unirá a eIF4E y la PABP se unirá a eIF4G. ^{[ 8 ]} eIF4A1 entonces desenrollará la estructura secundaria del ARN de 5' a 3' a medida que el PIC 43S se recluta al complejo eIF4F. ^{[ 8 ]} El complejo 43S PIC también escaneará el ARNm desenrollado desde 5' hasta 3', hasta que alcance el codón de inicio AUG , momento en el que se reclutará la subunidad ribosomal 60S para comenzar el proceso de elongación. ^{[ 8 ]}

La transcripción de eIF4A1 está impulsada por el factor de transcripción MYC . ^{[ 8 ]} Por sí sola, la actividad helicasa de eIF4A1 es baja; sin embargo, esta característica impone una limitación práctica a eIF4A1, ya que una actividad helicasa inespecífica e "involuntaria" en la célula sería perjudicial para la función de ciertas estructuras de ARN endógenas y necesarias. ^{[ 10 ]} Su eficacia mejora considerablemente en presencia de eIF4B y eIF4H, proteínas que se unen a eIF4A1 y modulan su actividad. Cuando eIF4B se une a eIF4A1, la actividad helicasa de eIF4A1 aumenta más de 100 veces, pero cuando se une eIF4H, el aumento no es tan grande, lo que sugiere que diferentes concentraciones relativas de estas proteínas accesorias pueden conferir un nivel adicional de regulación de la eficiencia de eIF4A1. ^{[ 10 ]}

Por el contrario, la actividad de eIF4A1 se suprime cuando se une a PDCD4 , un supresor tumoral modulado a su vez por mTOR y miR-21 . ^{[ 8 ]} En células sanas, PDCD4 se localiza normalmente en el núcleo; sin embargo, en condiciones carcinogénicas, se transloca al núcleo y dos moléculas separadas de eIF4A1 se unen a él, inhibiendo la capacidad de eIF4A1 para unirse al ARN al bloquear las moléculas en su conformación inactiva, impidiendo así la unión a eIF4G. ^{[ 16 ] [ 11 ]}

• pUL69 del citomegalovirus (UniProt)
• CpBV15β del bracovirus de Cotesia plutellae (UniProt)