FBXL3

FBXL3 es un gen presente en humanos y ratones que codifica la proteína F-box/LRR-repeat 3 (FBXL3). ^{[5] [6]} FBXL3 es un miembro de la familia de proteínas F-box , que constituye una de las cuatro subunidades del complejo de ubiquitina ligasa SCF . ^[7]

La proteína FBXL3 participa en el ciclo de retroalimentación negativa responsable de generar ritmos circadianos moleculares en mamíferos al unirse a las proteínas CRY1 y CRY2 para facilitar su poliubiquitinación por el complejo SCF y su posterior degradación por el proteasoma . ^{[8] [9] [10]}

La función del gen Fbxl3 fue identificada independientemente en 2007 por tres grupos, dirigidos por Michele Pagano , Joseph S. Takahashi , el Dr. Patrick Nolan y Michael Hastings, respectivamente. Takahashi utilizó la mutagénesis genética directa N-etil-N-nitrosourea (ENU) para detectar ratones con actividad circadiana variada, lo que llevó al descubrimiento del mutante Overtime ( Ovtm ) del gen Fbxl3 . ^[9] Nolan descubrió la mutación Fbxl3 After hours ( Afh ) mediante una detección directa que evaluaba el comportamiento de la actividad de la rueda de los ratones mutagenizados. ^[10] Los fenotipos identificados en los ratones fueron explicados mecanísticamente por Pagano, quien descubrió que la proteína FBXL3 es necesaria para la reactivación del heterodímero proteico CLOCK y BMAL1 al inducir la degradación de las proteínas CRY. ^[8]

Los ratones con la mutación homocigótica de Ovtm , corren libremente con un período intrínseco de 26 horas. Overtime es una mutación de pérdida de función causada por una sustitución de isoleucina por treonina en la región de FBXL3 que se une a CRY. En ratones con esta mutación, los niveles de las proteínas PER1 y PER2 disminuyen, mientras que los niveles de las proteínas CRY no difieren de los de los ratones de tipo salvaje. La estabilización de los niveles de proteína CRY conduce a la represión continua de la transcripción y traducción de Per1 y Per2 . ^[9]

La mutación After-hours es una sustitución de cisteína por serina en la posición 358. De manera similar a Overtime , la mutación ocurre en la región donde FBXL3 se une a CRY. Los ratones homocigotos para la mutación Afh tienen un período de funcionamiento libre de aproximadamente 27 horas. La mutación Afh retrasa la tasa de degradación de la proteína CRY, lo que afecta la transcripción de la proteína PER2. ^{[8] [10]}

El homólogo más cercano a Fbxl3 es Fbxl21 , ya que también se une a las proteínas CRY1 y CRY2. Se ha propuesto que Fbxl21 , que se localiza predominantemente en el citosol, antagoniza la acción de Fbxl3 a través de la ubiquitinación y estabilización de las proteínas CRY en lugar de conducirlo a la degradación. ^[11] FBXL21 se expresa predominantemente en el núcleo supraquiasmático, que es la región del cerebro que funciona como el marcapasos maestro en los mamíferos. ^[12]

El gen humano FBXL3 se encuentra en el brazo largo del cromosoma 13 en la posición 22.3. ^{[11] [13]} La proteína está compuesta por 428 aminoácidos y tiene una masa de 48.707 daltons. ^[14] La proteína FBXL3 contiene un dominio F-box, caracterizado por un motivo de 40 aminoácidos que media las interacciones proteína-proteína, y varias repeticiones en tándem ricas en leucina utilizadas para el reconocimiento del sustrato. Tiene ocho sitios de modificación postraduccional que implican ubiquitinación y cuatro sitios que implican fosforilación . La proteína FBXL3 se localiza predominantemente en el núcleo. Es una de las cuatro subunidades de un complejo de ubiquitina ligasa llamado SKP1-CUL1-F-box-protein, que incluye las proteínas CUL1, SKP1 y RBX1. ^{[13] [15]}

La proteína FBXL3 desempeña un papel en el ciclo de retroalimentación negativa del ritmo circadiano molecular de los mamíferos. Las proteínas PER y CRY inhiben los factores de transcripción CLOCK y BMAL1. La degradación de PER y CRY previene la inhibición del heterodímero proteico CLOCK y BMAL1. En el núcleo, la proteína FBXL3 dirige CRY1 y CRY2 para la poliubiquitinación, que desencadena la degradación de las proteínas por el proteasoma . ^[8] La estructura cristalina de un complejo FBXL3-CRY2 revela que FBXL3 se une a CRY2 al ocupar su bolsillo del cofactor flavina adenina dinucleótido (FAD) con la cola C-terminal de la proteína F-box y oculta la interfaz de unión de PER en la proteína CRY2. ^[16]

La proteína FBXL3 también está involucrada en un ciclo de retroalimentación relacionado que regula la transcripción del gen Bmal1 . La expresión de Bmal1 está regulada por la unión de las proteínas REV-ERBα y RORα a los elementos de respuesta del receptor huérfano relacionados con el ácido retinoico (RORE) en la región promotora de Bmal1 . La unión de la proteína REV-ERBα al promotor reprime la expresión, mientras que la unión de RORα la activa. ^[17] FBXL3 disminuye la represión de la transcripción de Bmal1 al inactivar el complejo represor REV-ERBα y HDAC3 . ^[18]

También se ha descubierto que la proteína FBXL3 degrada de forma cooperativa c-MYC cuando se une a CRY2. La proteína c-MYC es un factor de transcripción importante en la regulación de la proliferación celular . La proteína CRY2 puede funcionar como un cofactor para el complejo de ligasa FBXL3 e interactúa con c-MYC fosforilado . Esta interacción promueve la ubiquitinación y degradación de la proteína c-MYC. ^[19]

Se ha demostrado que FBXL3 interactúa con:

• SKP1A ^[13]
• LLORAR1 ^[17]
• LLORAR2 ^{[19] [20]}
• REV-ERBα ^[18]
• HDAC3 ^[18]
• c-MYC ^[19]