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Molecular mechanisms of mRNA decay

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Degradación del ARN mensajero

La degradación de moléculas mensajeras intermediarias detiene la expresión génica. Por primera vez en la historia unos científicos financiados por la Unión Europea han revelado los mecanismos dinámicos y la estructura atómica de dos vías de degradación.

Salud

Los genes poseen la información para la síntesis de proteínas que se transfiere del ADN al mecanismo de síntesis a través del ARN mensajero (ARNm). Por consiguiente, la degradación del ARNm resulta un método eficaz para detener la expresión génica. Existen muchas proteínas (enzimas y factores de regulación) implicadas en esta degradación, ya sea a partir del extremo 3' al 5' de la molécula de ADN o viceversa. A pesar de que se han identificado muchas de estas proteínas y se conoce su estructura 3D, aún se sabe poco sobre las interacciones moleculares dinámicas a escala atómica. Los científicos del proyecto 'Molecular mechanisms of mRNA decay' (MRNA DECAY), financiado con fondos europeos, revelaron estas interacciones para dos vías de degradación con dirección opuesta a lo largo de la molécula de ARNm. Mediante técnicas novedosas de alta resolución como la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN), los investigadores proporcionaron una información sin precedentes sobre la estructura y la dinámica de estas vías. La primera vía objeto de estudio fue la interacción del ARNm con un complejo exosoma para la degradación en la dirección 3'- 5'. Los científicos detectaron y cuantificaron un movimiento inesperado y muy dinámico del exosoma en solución que se relacionó con interacciones con proteínas activadoras. Por consiguiente, estos investigadores descubrieron procesos dinámicos implicados en la degradación desconocidos previamente. El Lsm1-7 es un complejo regulador que, tras su interacción con el ARNm, se une a la enzima Dcp2 (eliminación de la caperuza 5') que expone al ARNm a las enzimas para su degradación en dirección 5'-3'. Se trata de siete cadenas proteicas cuya complejidad ha sido la responsible de que nunca antes se halla determinado su estructura con precisión. Los científicos de MRNA DECAY demostraron que Lsm1-7 presenta un poro central que interacciona con su sustrato, el ARNm, lo que proporciona los primeros datos acerca del proceso de degradación del ARNm en dirección 5'-3'. Además, los investigadores revelaron las bases dinámicas y estructurales de la interacción de la enzima Dcp2 con los reguladores que modulan la actividad enzimática. Los resultados del proyecto proporcionaron información sobre los mecanismos moleculares implicados en la degradación del ARNm y permitieron demostrar la importancia de los estudios con resolución atómica del movimiento de las proteínas. Los científicos mostraron que la estrecha interconexión entre la estructura proteica y el movimiento afecta a la actividad catalítica de una forma desconocida previamente. Los resultados y el desarrollo tecnológico obtenidos sientan las bases para futuros estudios y posibles aplicaciones farmacológicas.

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