Colisión trasera en la "autopista del ribosoma"
Investigadores identifican una proteína bacteriana que detecta y rescata los ribosomas "estancados
El ribosoma, una máquina molecular que se encuentra en las células de todos los organismos, se encarga de fabricar nuevas proteínas. Lee el proyecto de una determinada proteína en una molécula mensajera -conocida como ARN mensajero (ARNm)- y luego convierte esta información en nuevas proteínas. Por diversas razones, este proceso puede fallar, dejando al ribosoma estancado en el ARNm y deteniendo la síntesis de la proteína. Un equipo internacional de investigación dirigido por científicos del Centro de Biología Molecular de la Universidad de Heidelberg (ZMBH) ha identificado ahora una proteína bacteriana llamada MutS2 que detecta y rescata estas fábricas de proteínas atascadas. El hecho de que el siguiente ribosoma de la cadena de ARNm choque con el ribosoma atascado desempeña un papel fundamental.
Estructura Cryo-EM de los ribosomas colisionados con MutS2. Los componentes moleculares se colorearon de forma diferente (ribosoma estancado: naranja; ribosoma colisionado: verde; MutS2: azul; ARNm: rosa).
Sebastian Filbeck (ZMBH)
Los planos de las proteínas se almacenan en el ADN del núcleo celular, donde se transcriben en ARNm. Con la información genética para una proteína específica, el ARNm sale del núcleo y es transportado a los ribosomas, donde su información se convierte en proteínas. "A veces, los ribosomas pueden atascarse en la lectura de los planos debido, por ejemplo, a una molécula de ARNm defectuosa. Esto es especialmente problemático porque las proteínas inacabadas son potencialmente tóxicas para la célula", explica el biólogo molecular del ZMBH y líder del grupo de trabajo, el Prof. Dr. Claudio Joazeiro. "Por eso, las células han desarrollado mecanismos que detectan los ribosomas estancados y marcan las proteínas incompletas para su destrucción mientras aún están en su lugar de nacimiento, el ribosoma".
Mediante el uso de la criomicroscopía electrónica de alta resolución, los investigadores descifraron un paso importante de este proceso con la ayuda de la bacteria común del suelo, Bacillus subtilis. Pudieron caracterizar con precisión el modo en que la proteína MutS2, presente en casi un tercio de las especies bacterianas, detecta los ribosomas estancados. MutS2 detecta la colisión entre el ribosoma atascado y el siguiente en el ARNm, un proceso que el Dr. Stefan Pfeffer, jefe del grupo de investigación junior de la ZMBH, compara con una colisión trasera provocada por un vehículo atascado en la autopista, lo que llama la atención de la policía.
Para rescatar a los ribosomas atascados en el ARNm, MutS2 sigue dos estrategias independientes, según los investigadores. "Por un lado, MutS2 corta la molécula de ARNm, lo que la somete a degradación. Por otro lado, MutS2 separa el ribosoma en sus dos subunidades, de modo que pueda ser reciclado para posteriores rondas de síntesis de proteínas. Al mismo tiempo, el llamado control de calidad de la proteína asociada al ribosoma marca la proteína inacabada para su destrucción", explica el Dr. Pfeffer. El profesor Joazeiro subraya que este mecanismo de control de calidad se conserva desde las bacterias hasta los seres humanos. "Por tanto, esperamos que la comprensión de este proceso fundamental en las bacterias arroje luz sobre los mecanismos de las enfermedades en los mamíferos, donde el fracaso en la degradación de las proteínas inacabadas se asocia con la neurodegeneración y las enfermedades neuromusculares", añade el investigador.
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