_ Cercetătorii dezvăluie asamblarea mașină moleculară critică care elimină informațiile necodificatoare din gene

Una dintre cele mai izbitoare caracteristici ale genelor umane este aceea că informația genetică necesară producerii proteinelor este stocată într-o formă discontinuă, în care informația de codificare (exoni) este punctat cu segmente necodante cunoscute sub numele de introni.

Un nou studiu al grupului Galej de la EMBL Grenoble contribuie la o mai bună înțelegere a procesului prin care această informație necodificatoare este îndepărtată înainte de sinteza proteinelor.

Pentru a produce proteine ​​funcționale, celula trebuie să îndepărteze intronii din precursorii moleculelor de ARN mesager numite pre-ARNm - un proces cunoscut sub numele de splicing pre-mARN. Într-un fel, splicing-ul este similar cu editarea filmelor, în care clipurile video individuale sunt tăiate și cusate împreună pentru a forma o poveste coerentă.

Reacția de splicing este catalizată de o mașină moleculară mare și dinamică cunoscută sub numele de spliceosome. Spliceosomul cercetează moleculele de ARN mesager pentru a identifica începutul și sfârșitul fiecărui segment de codificare și le pune împreună într-un mod fidel. Acest lucru este de o importanță critică, deoarece orice inexactitate în acest proces poate avea consecințe drastice asupra rezultatelor expresiei genelor.

„Numerele tulburări genetice sunt legate direct sau indirect fie de mutațiile componentelor spliceozomilor, fie de secvențele pe care le recunoaște.” a declarat Wojtek Galej, lider de grup la EMBL Grenoble. „Prin urmare, investigarea îmbinării pre-ARNm are o relevanță medicală uriașă, iar înțelegerea mecanismului său fundamental poate deschide calea pentru terapii noi pentru îmbunătățirea sănătății umane.”

Spliceosomul este o mașină moleculară foarte complexă, construit din peste 100 de proteine ​​și cinci molecule de ARN. Aceste componente sunt pre-asamblate în cinci blocuri de construcție majore cunoscute sub numele de particule mici de ribonucleoproteină nucleară (snRNPs, pronunțat „snurps”). Grupul Galej a interogat structura unuia dintre blocurile de construcție ale spliceozomului - 20S U5 snRNP.

Cel mai mare bloc de construcție al spliceozomului se numește complex tri-snRNP și este format din interacțiunea a trei diferite snRNP-U4, U5 și U6. Deși oamenii de știință cunosc structura tri-snRNP matur, rămâne neclar cum se asambla exact numeroasele sale componente.

Cercetătorii de la Grupul Galej au abordat această problemă analizând structura 20S U5 snRNP, unul dintre intermediari. în această cale de asamblare. Deși acest intermediar a fost izolat pentru prima dată în urmă cu mai bine de trei decenii, structura sa a rămas evazivă până în prezent.

Oamenii de știință și-au purificat proba direct din celulele umane și l-au vizualizat folosind criomicroscopia electronică (cryoEM) și le-au interpretat datele cu ajutorul AlphaFold2, un sistem bazat pe inteligență artificială pentru prezicerea structurilor proteinelor. Descoperirile lor sunt publicate în revista Nature Structural & Molecular Biology.

Cercetătorii au descoperit că CD2BP2, una dintre proteinele din complexul tri-snRNP, acționează ca un „chaperon” molecular, ajutând componentele proteice ale complexul se adună și se asambla corect. Această proteină este prezentă doar în forma precursoare a complexului și o părăsește imediat ce ajunge la starea sa de maturitate.

Pentru a înțelege mai bine funcția acestui factor, echipa a folosit tehnologia de editare a genelor CRISPR-Cas9 pentru a creează linii celulare lipsite de CD2BP2. Cu sprijinul Proteomics Core Facility de la EMBL Heidelberg, oamenii de știință au descoperit că, în absența CD2BP2, snRNP-urile sunt produse mai puțin eficient din cauza unui potențial blocaj în calea lor de asamblare.

„Am început acest proiect mai mult decât acum cinci ani și a fost un efort de colaborare extraordinar al mai multor persoane din grup care analizează problema din unghiuri diferite. Este extrem de satisfăcător să vedem că rezultatele finale se adună acum", a spus Galej.

(Fluierul)