Anar al contingut

Complex exosoma

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Artícul bo

Per a sistema de senyalisació intercelular vore Exosoma (vesícula).
Estructura de cintes del complex de l'exosoma humà. Vore la llegenda més avall.

El complex exosoma, també denominat complex PM/Scl o solament exosoma, és un complex multiproteico capaç de degradar diversos tipos d'ARN. Els complexos de exosoma poden trobar-se en cèlules eucariota i archaees, mentres que en les bactèries és un complex més simple, el degradosoma, el que porta a terme funcions similars.

El núcleu del complex té una estructura anular formada per sis membres, al que s'acoplen atres proteïnes. En les cèlules eucariota està present en el citoplasma i en el núcleu celular, especialment en el nucléolo, encara que les proteïnes que interaccionen en el complex en estos compartiment són diferents, en la finalitat de regular la seua activitat de degradació del ARN d'apany a la diferent naturalea dels substrats presents.

Estos substrats comprenen ARN mensager, ARN ribosómico i moltes espècies de ARN de chicotet tamany. El exosoma té una funció exorribonucleolítica, lo que significa que degrada el ARN començant per un dels extrems (el cridat extrem 3' en este cas) en lloc d'escindir el ARN en llocs específics.

Encara que no existix relació causal entre el complex i cap de les malalties conegudes, algunes de les seues proteïnes són el antígeno d'autoanticuerpos responsables d'algunes malalties autoinmunes (especialment del síndrome de solapamiento PM/Scl) i d'algunes quimioteràpies antimetabolíticas que bloquegen l'activitat del complex.

Descobriment

El exosoma va ser descobert com una ribonucleasa en 1997 en la rent Saccharomyces cerevisiae, que és amprada en molts laboratoris com organisme modele.[1] No molt despuix, en 1999, es va comprovar que el exosoma era de fet l'equivalent del complex ya descrit en cèlules humanes, conegut com a complex PM/Scl, que havia segut identificat com un autoantígeno en pacients en certes malalties autoinmunes en anys anteriors.[2] La purificació del complex humà va permetre l'identificació de més proteïnes de l'exosoma i eventualment la caracterisació de tots els seus components.[3][4] En 2001 la creixent cantitat de senyes procedents dels distints proyectes genoma que varen escomençar a estar disponibles, varen permetre la predicció de proteïnes de l'exosoma de archaeas, encara que varen tindre que transcórrer atres dos anys ans que es purificara el primer exosoma d'un d'estos organismes.[5][6]

Estructura

Proteïnes centrals

Vista des de dalt (image superior) i des d'un lateral (image inferior) de l'estructura cristalina del complex de exosoma humà. Vore llegenda més avall.

El núcleu del complex té una estructura anular que comprén sis proteïnes, totes elles pertanyents al mateix tipo de ribonucleasa, les proteïnes similars a les ARNasas PH.[7] En les archaea hi ha dos proteïnes distintes d'este tipo (cridades Rrp41 i Rrp42), cada una d'elles present tres voltes en orde altern. Els complexos de exosoma eucariota tenen sis proteïnes diferents que formen l'estructura anular.[8][9] D'eixes sis proteïnes eucariota, tres són semblants a la proteïna arqueota Rrp41 i les atres tres guarden major similitut en Rrp42.[10]


Situades en la part superior de l'anell es disponen tres proteïnes que tenen un domini d'unió a ARN de tipo S1 (RBD). Dos proteïnes, ademés, tenen un domini d'homologia K (domini KH).[7] En eucariota s'unixen tres proteïnes S1 diferents a l'anell, mentres que en achaea poden formar part de l'exosoma una o dos tipos d'estes (encara que sempre hi ha tres subunidades S1 unides al complex).[11]

Subunidades i organisació d'un complex de exosoma arqueota (esquerra) i eucariota (dreta). Es numeren les distintes proteïnes, mostrant que el exosoma arqueota conté quatre proteïnes distintes, mentres que en el cas eucariota són nou. Vore la llegenda més avall.


L'estructura en anell és molt similar a la de les ARNasas PH i a la de les polinucleótido fosforilases (PNPansa). En les bactèries, la ARNasa PH que està implicada en el processament del ARNt forma un anell examérico consistent en sis ARNasas PH idèntiques.[12] En el cas de la PNPansa, que és una proteïna fosforolítica que degrada ARN i que es troba tant en bactèries com en cloroplastos i mitocondries d'alguns organismes eucariota, serien part de la mateixa proteïna dos dominis ARNasa PH i també un domini S1 i un atre de tipo KH d'unió a ARN. Esta proteïna forma un complex trimérico que adopta una estructura casi idèntica a la de l'exosoma.[13] Per la gran similitut entre abdós dominis de proteïna i també de la seua estructura, es pensa que estos complexos estan relacionats evolutivamente i tenen un antepassat comú.[14] En les bactèries existix una ARNasa PH diferent implicada en el processament del ARN de transferència, del que s'ha vist que adopta una estructura anular similar de sis unitats, pero que en este cas les unitats són idèntiques.[15] Les proteïnes similars a la ARNasa PH, les pròpies ARNasas PH i les PNPanses pertanyen totes elles a la família de les ARNasas i les exorribonucleasas fosforolíticas, lo que significa que utilisen fosfat inorgànic per a eliminar nucleòtits de l'extrem 3' de les molècules d'ARN.[7]

Proteïnes associades

Ademés de les nou proteïnes nuclears, atres dos proteïnes es veuen freqüentment associades en el complex de exosoma en els organismes eucariota. Una d'elles és Rrp44, una RNasa hidrolítica, que pertany a la família ARNasa R de exorribonucleasas hidrolítiques (nucleasas que utilisen l'aigua per a escindir nucleòtits). En rent, la Rrp44 està associada en tots els complexos de exosoma i té un paper crucial en l'activitat d'estos complexos.[16] cal destacar que, encara que existix una proteïna homòloga humana, no s'ha trobat cap evidència de que esta es trobe associada al complex de exosoma humà.[7]

Representació de cintes de l'estructura parcial de la subunidad Rrp6 de l'exosoma de rents en les α-hèlices en roig i les làmines β en groc.

La segona proteïna comuna associada es diu Rrp6 (en rent) o PM/Scl-100 (en humans). Com la Rrp44, esta proteïna també és una exorribonucleasa hidrolítica, pero en este cas pertany a la família de proteïnes ARNasa D.[17] La proteïna PM/Scl-100 compon la subunidad més comuna dels complexos de exosoma en el núcleu de les cèlules, pero també forma part del complex de exosoma citoplasmàtica.[18]

Proteïnes reguladores

Ademés d'estes dos subunidades estretament unides, moltes proteïnes interactuen en el complex exosómico tant en la citoplasma com en el núcleu. Estes proteïnes que s'unixen de forma laxa podrien regular l'activitat i la especificidad del complex de exosoma. En la citoplasma, el exosoma interactua en proteïnes que s'unixen a elements rics en AU (ARE, p. eix. KRSP i TTP), que poden promoure o impedir la degradació dels ARNm. El exosoma nuclear s'associa en les proteïnes que unixen ARN (p. eix. MPP6 en humans i Rrp47/C1D en humans i rent) que controlen el processament del ARN ribosómico.[7]


Ademés de proteïnes individuals, també interactuen en el exosoma atres complexos proteics. Un d'ells el complex Ski, que inclou una ARN helicasa (Ski2) i està implicat en la degradació del ARNm.[19] En el núcleu, el processament del ARNr i snoARN pel exosoma està mediat pel complex TRAMP, que posseïx tant la helicasa de ARN Mtr4 com a activitat de poliadenilación (Trf4).[20]


Referències

  1. ↑ Mitchell; Petfalski, Elisabeth; Shevchenko, Andrej; Tollervey, David(14 de novembre de 1997).«The Exosome: A Conserved Eukaryotic RNA Processing Complex Containing Multiple 3′→5′ Exoribonucleases».Cell.91(4): 457-466.doi:10.1016/S0092-8674(00)80432-8.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  2. ↑ Allmang; Petfalski, Elisabeth; Podtelejnikov, A.; Mann, M.(15 d'agost de 1999).«The yeast exosome and human PM-Scl llaure related complexes of 3'→ 5' exonucleases».Gens and Development.13(16): 2148-58.doi:10.1101/gad.13.16.2148.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  3. ↑ Brouwer; Allmang, Christine; Raijmakers, Reinout; van Venrooij, Walther J.(Març de 2001).«Three novell components of the human exosome».Journal of Biological Chemistry.276: 6177-84.doi:10.1074/jbc.M007603200.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  4. ↑ Chen; Gherzi, Roberto; Ong, Shao-En; Moroni, Christoph(16 de novembre de 2001).«AU binding proteins recruit the exosome to degrade ARE-containing mRNAs».Cell.107: 451-64.doi:10.1016/S0092-8674(01)00578-5.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  5. ↑ Koonin; Wolf, Yuri I.; Aravind, L.(2001).«Prediction of the archaeal exosome and its connections with the proteasome and the translation and transcription machineries by a comparative-genomic approach».Genome Research.11(2): 240-52.doi:10.1101/gr.162001.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  6. ↑ Evguenieva-Hackenberg; Walter, Pamela; Hochleitner, Elisabeth; Lottspeich, Friedrich(29 d'agost de 2003).«An exosome-like complex in Sulfolobus solfataricus».EMBO Reports.4(9): 889-93.doi:10.1038/sj.embor.embor929.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 Schilders; van Dijk, Erwin; Raijmakers, Reinout; Prujin, Ger J. M.(2006).«Cell and molecular biology of the exosome: how to make or break an RNA».International Review of Cytology.251: 159-208.doi:10.1016/S0074-7696(06)51005-8.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  8. ↑ Lorentzen; Walter, Pamela; Fribourg, Sebastien; Evguenieva-Hackenberg, Elena(12 de juny de 2005).«The archaeal exosome core is a hexameric ring structure with three catalytic subunits».Nature Structural and Molecular Biology.12: 575-81.doi:10.1038/nsmb952.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  9. ↑ Shen; Kiledjian, Megerditch(15 de decembre de 2006).«A view to a kill: structure of the RNA exosome».Cell.127: 1093-5.doi:10.1016/j.cell.2006.11.035.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  10. ↑ Raijmakers; Egberts, Wilma Vree; van Venrooij, Walther J.; Pruijn, Ger J. M.(1 de novembre de 2002).«Protein-protein interactions between human exosome components support the assembly of RNase PH-type subunits into a six-membered PNPasse-like ring».Journal of Molecular Biology.323: 653-63.doi:10.1016/S0022-2836(02)00947-6.Consultat el 24 de setembre de 2022.
  11. ↑ Walter; Klein, Franziska; Lorentzen, Esben; Ilchmann, Anne(Novembre de 2006).«Characterization of native and reconstituted exosome complexes from the hyperthermophilic archaeon Sulfolobus solfataricus».Molecular Microbiology.62: 1076-89.doi:10.1111/j.1365-2958.2006.05393.x.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  12. ↑ Ishii; Nureki, Osamu; Yokoyama, Shigeyuki(22 d'agost de 2003).«Crystal structure of the tRNA processing enzyme RNase PH from Aquifex aeolicus».Journal of Biological Chemistry.278: 32397-404.doi:10.1074/jbc.M300639200.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  13. ↑ Symmons; Jones, George H.; Luisi, Ben F.(15 de novembre de 2000).«A duplicated fold is the structural basis for polynucleotide phosphorylase catalytic activity, processivity, and regulation».Structure.8: 1215-26.doi:10.1016/S0969-2126(00)00521-9.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  14. ↑ Lin-Chao; Chiou, Ni-Ting; Schuster, Gadi(19 de maig de 2007).«The PNPasse, exosome and RNA helicases as the building components of evolutionarily-conserved RNA degradation machines».Journal of Biomedical Science.14: 523-32.doi:10.1007/s11373-007-9178-i.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  15. ↑ Harlow; Kadziola, Anders; Jensen, Kaj Frank; Larsen, Sine(Març de 2004).«Crystal structure of the phosphorolytic exoribonuclease RNase PH from Bacillus subtilis and implications for its quaternary structure and tRNA binding».Protein Science.13: 668-77.doi:10.1110/ps.03477004.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  16. ↑ Schneider; Anderson, James T.; Tollervey, David(20 de juliol de 2007).«The exosome subunit Rrp44 plays a direct role in RNA substrate recognition».Molecular Cell.27: 324-31.doi:10.1016/j.molcel.2007.06.006.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  17. ↑ Mian(15 d'agost de 1997).«Comparative sequence analysis of ribonucleases HII, III, II PH and D».Nucleic Acids Research.25: 3187-3195.doi:10.1093/nar/25.16.3187.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  18. ↑ Raijmakers; Schilders, Geurt; Pruijn, Ger J. M.(Juliol de 2004).«The exosome, a molecular machine for controlled RNA degradation in both nucleus and cytoplasm».European Journal of Cell Biology.83: 175-83.doi:10.1078/0171-9335-00385.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  19. ↑ Wang; Lewis, Marc S.; Johnson, Arlen W.(Agost de 2005).«Domain interactions within the Ski2/3/8 complex and between the Ski complex and Ski7p».RNA.11: 1291-302.doi:10.1261/rna.2060405.Consultat el 25 de setembre de 2022.
  20. ↑ LaCava; Houseley, Jonathan; Savenau, Cosmin; Petfalski, Elisabeth(3 de juny de 2005).«RNA degradation by the exosome is promoted by a nuclear polyadenylation complex».Cell.121: 713-24.doi:10.1016/j.cell.2005.04.029.Consultat el 25 de setembre de 2022.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Complex_exosoma&oldid=1501879»