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base de datos de proteínas de unión al ARN

La base de datos de proteínas de unión a ARN (RBPDB) es una base de datos biológica de especificidades de proteínas de unión a ARN que incluye observaciones experimentales de si...

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La base de datos de proteínas de unión a ARN (RBPDB) es una base de datos biológica de especificidades de proteínas de unión a ARN que incluye observaciones experimentales de sitios de unión a ARN. Los resultados experimentales incluidos son tanto in vitro como in vivo de la literatura primaria. [ 1 ] Incluye cuatro especies de metazoos : Homo sapiens , Mus musculus , Drosophila melanogaster y Caenorhabditis elegans . Los dominios de unión a ARN incluidos en esta base de datos son el motivo de reconocimiento de ARN, la homología K, el dedo de zinc CCCH y otros dominios. A partir de 2021, la última versión de RBPDB (v1.3, septiembre de 2012) incluye 1.171 proteínas de unión a ARN. [ 2 ]

Información general sobre la proteína de unión al ARN

Los procesos de transcripción y traducción son diferentes en procariotas y eucariotas. A diferencia de los procariotas, estos dos procesos ocurren por separado en el núcleo y el citoplasma de los eucariotas . Debido a esto, los eucariotas aplican una estrategia llamada modificación postranscripcional que incluye empalme, edición y poliadenilación para procesar el pre-ARNm. Las proteínas de unión a ARN (RBP) juegan un papel crítico durante este proceso. Todas las RBP pueden unirse al ARN dependiendo de diferentes especificidades y afinidades. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Las RBP contienen al menos un dominio de unión a ARN y generalmente tienen múltiples dominios de unión. Dominio de unión a ARN (RBD, también conocido como dominio RNP y motivo de reconocimiento de ARN, RRM), dominio de homología K (KH) (tipo I y tipo II), caja RGG (Arg-Gly-Gly) , dominio Sm; La caja DEAD/DEAH, el dedo de zinc (ZnF, principalmente C-x8-X-x5-X-x3-H), el dominio de unión a ARN de doble cadena (dsRBD), el dominio de choque por frío ; el dominio Pumilio/FBF (PUF o Pum-HD) y el dominio Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ) han sido bien caracterizados. [ 6 ] [ 7 ]

Las RBP están formadas por múltiples dominios de unión. Estos dominios contienen algunas unidades modulares básicas. En comparación con un solo motivo, las RBP pueden reconocer un segmento mucho más largo de ácidos nucleicos con estos múltiples motivos. Mientras tanto, las RBP se unen al ARN formando interacciones débiles. La superficie de interacción débil aumenta considerablemente gracias a estos motivos. Como resultado, las RBP pueden unirse al ARN con mayor especificidad y afinidad que un solo dominio. [ 8 ] La base de datos de proteínas de unión a ARN tiene tres categorías específicas principales: motivo de reconocimiento de ARN (RRM), dominio de homología K (dominio KH) y dedos de zinc.

Diagrama que muestra las estructuras cristalinas de las proteínas de unión al ARN; 4 en la parte superior y 2 en la parte inferior de la imagen.
Estructuras cristalográficas de dominios de unión a ARN de proteínas de unión a ARN.

dominios de proteínas de unión al ARN

En el artículo de Lunde, su grupo ha introducido diferentes tipos de motivos de proteínas de unión a ARN y sus funciones específicas. [ 7 ]

Rotif de reconocimiento de ARN (RRM)

El complejo de reconocimiento de ARN (RRM) contiene entre 80 y 90 aminoácidos que forman una lámina β antiparalela de cuatro hebras con dos hélices (topología βαββαβ). La lámina β desempeña un papel fundamental en el reconocimiento del ARN. Generalmente, tres residuos conservados en la lámina β son cruciales para este proceso de reconocimiento. Específicamente, un residuo de arginina o lisina forma un puente salino con el esqueleto fosfodiéster y otros dos residuos aromáticos establecen interacciones de apilamiento con las nucleobases. Cada una de estas cuatro láminas β reconoce un nucleótido. Sin embargo, gracias a los bucles expuestos y la estructura secundaria adicional, el RRM puede reconocer hasta ocho nucleótidos. [ 7 ] [ 9 ]

Dominio de homología K (dominio KH)

El dominio de homología K (dominio KH) fue el primero en ser identificado en humanos. Proviene de la ribonucleoproteína nuclear heterogénea (hnRNP) K. Por lo tanto, los dominios de unión que pertenecen a esta familia se denominan dominios de homología K. Es un dominio que se une tanto al ADN monocatenario (ssDNA) como al ARN monocatenario (ssRNA). Los eucariotas, las eubacterias y las arqueas suelen poseer este tipo de dominios. El dominio contiene aproximadamente 70 aminoácidos. La secuencia característica importante de este dominio es (I/L/V)IGXXGXX(I/L/V). Todos los dominios KH contienen una lámina β de tres hebras y tres hélices α. Existen dos subfamilias de este dominio: el dominio KH de tipo I (topología βααββα) y el dominio KH de tipo II (topología αββααβ). Para ambas clases, el bucle GXXG, las hélices flanqueantes, la hebra β y el bucle variable entre β2 y β3 (tipo I) o entre α2 y β2 (tipo II) desempeñan un papel muy importante en el reconocimiento del ARN. [ 7 ] [ 10 ]

dedos de zinc

Los dedos de zinc son dominios que contienen residuos coordinados con zinc. Existen tres tipos principales de este dominio: Cys2His2 (CCHH), CCCH o CCHC. Generalmente, varias repeticiones de este dominio trabajan juntas en una proteína. Cuando el dedo de zinc CCHH se une al ADN, los residuos de su hélice α de reconocimiento forman enlaces de hidrógeno con los pares de bases de Watson-Crick en el surco mayor. Cuando se une al ARN, los mismos residuos utilizados para reconocer el ADN también pueden utilizarse para reconocer el ARN. La estrategia que utiliza el dedo de zinc para distinguir estos dos tipos de nucleótidos puede implicar una disposición estructural distinta de este dominio. Los dedos de zinc CCCH y CCHC se unen a un elemento de ARN rico en AU. A diferencia del dedo de zinc CCHH, la forma de la proteína es el principal determinante de la especificidad. [ 7 ] [ 11 ]

Preferencia de secuencia de la proteína de unión al ARN

En su artículo, Ray y Kazan abordan la cuestión de la preferencia de secuencia de las RBP. En su investigación, una sola RBP se incuba con un gran exceso molar de un conjunto complejo de ARN. La proteína se recupera mediante selección por afinidad y los ARN asociados se analizan mediante microarrays y análisis computacionales. Sus resultados muestran que las proteínas de unión a ARN tienen preferencia de secuencia y que las RBP idénticas o estrechamente relacionadas se unirán a secuencias de ARN específicas similares. [ 12 ]

Usar

Actualmente, la base de datos de proteínas de unión a ARN (RBPDB) contiene 1171 proteínas de unión a ARN de Homo sapiens , Mus musculus , Drosophila melanogaster y Caenorhabditis elegans . Las proteínas se pueden buscar por dominio o especie. Ambas opciones conducen a una lista detallada de información sobre las proteínas, que incluye el símbolo del gen, el ID de anotación, sinónimos, descripción del gen, especie, dominio de unión a ARN, número de experimentos y homólogos. El enlace al número de experimentos lleva a los artículos de investigación relacionados con la proteína. Además, en esta base de datos, los usuarios pueden buscar experimentos relacionados con secuencias de unión a ARN específicas. Asimismo, este sitio puede ayudar a los usuarios a predecir los sitios de unión para una secuencia.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Cook, Kate B.; Kazan, Hilal (2010). "RBPDB: una base de datos de especificidades de unión al ARN" . Nucleic Acids Research . 39 (Número especial de bases de datos). Oxford University Press : D301– D308. doi : 10.1093 / nar/gkq1069 . PMC 3013675. PMID 21036867 .  
  2. ↑ "RBPDB: La base de datos de especificidades de unión al ARN" . rbpdb.ccbr.utoronto.ca . Consultado el 29 de abril de 2021 .
  3. ↑ Matera, A. Gregory; Terns, Rebecca M.; Terns, Michael P. (marzo de 2007). "ARN no codificantes: lecciones de los ARN nucleares pequeños y los ARN nucleolares pequeños". Nature Reviews Molecular Cell Biology . 8 (3). Nature Publishing Group : 209–220 . doi : 10.1038 / nrm2124 . PMID 17318225. S2CID 30268055 .  
  4. ↑ Glisovic, Tina; Bachorik, Jennifer L. (2008). "Proteínas de unión a ARN y regulación génica postranscripcional" . FEBS Letters . 582 (14). Elsevier BV : 1977–1986 . Bibcode : 2008FEBSL.582.1977G . doi : 10.1016/ j.febslet.2008.03.004 . PMC 2858862. PMID 18342629 .  
  5. ↑ Kishore, Shivendra; Luber, Sandra; Zavolan, Mihaela (2010). "Descifrando el papel de las proteínas de unión al ARN en el control postranscripcional de la expresión génica" . Briefings in Functional Genomics . 9 ( 5–6 ): 391–404 . doi : 10.1093/bfgp/elq028 . PMC 3080770. PMID 21127008 .  
  6. ↑ Chen, Y.; Varani, G. (2005). "Familias de proteínas y reconocimiento de ARN". FEBS J. 272 ​​(9): 2088– 2097. doi : 10.1111/j.1742-4658.2005.04650.x . PMID 15853794 . S2CID 12432954 .  
  7. 1 2 3 4 5 Lunde, BM; Moore, C.; Varani, G. (2007). "Proteínas de unión a ARN: diseño modular para una función eficiente" . Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 8 (6): 479– 490. doi : 10.1038/nrm2178 . PMC 5507177 . PMID 17473849 .  
  8. ↑ Hogan, DJ; Riordan, DP (2008). "Diversas proteínas de unión a ARN interactúan con conjuntos de ARN funcionalmente relacionados, lo que sugiere un extenso sistema regulador" . PLOS Biology . 6 (10): 2297– 2313. doi : 10.1371/journal.pbio.0060255 . PMC 2573929. PMID 18959479 .  
  9. ↑ Swanson MS, Dreyfuss G, Pinol-Roma S (1988). "Partículas heterogéneas de ribonucleoproteínas nucleares y la vía de formación del ARNm". Trends Biochem. Sci . 13 (3): 86– 91. doi : 10.1016/0968-0004(88)90046-1 . PMID 3072706 . 
  10. ↑ García-Mayoral MF, Hollingworth D, Masino L, et al. (abril de 2007). "La estructura de los dominios KH C-terminales de KSRP revela un motivo no canónico importante para la degradación del ARNm" (PDF) . Structure . 15 (4): 485–98 . doi : 10.1016/j.str.2007.03.006 . PMID 17437720 .  
  11. ↑ Klug A, Rhodes D (1987). "Dedos de zinc: un nuevo plegamiento proteico para el reconocimiento de ácidos nucleicos". Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol . 52 : 473–82 . doi : 10.1101/sqb.1987.052.01.054 . PMID 3135979 . 
  12. ↑ Ray, D.; Kazan, H. (2013). "Un compendio de motivos de unión al ARN para decodificar la regulación génica" . Nature . 499 ( 7457): 172–177 . Bibcode : 2013Natur.499..172R . doi : 10.1038/nature12311 . PMC 3929597. PMID 23846655 .  
  • Base de datos RBPDB : una base de datos para proteínas de unión al ARN.
  • Un nuevo recurso cataloga los sitios de unión al ARN de muchas proteínas : una nueva base de datos en línea enumera los posibles sitios de unión al ARN de más de 8.000 proteínas de 289 especies, que van desde musgos hasta monos.
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