Anar al contingut

Riboswitch

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Representació 3D de l'estructura del riboswitch de lisina. (Estructura extreta de la base de senyes PDB 3DIL)[1]

En biologia molecular, un riboswitch és un segment regulador d'una molècula d'ARN mensager (ARNm) que s'unix a una molècula menuda, resultant en un canvi en la producció de les proteïnes codificades per el ARNm.[2][3][4][5] Estos segments predominen en la regió 5' de el ARNm que no és traduïda.[6] Alguns biòlecs han usat una definició més àmplia que inclou atres ARN que funcionen com elements reguladors en cis.

La majoria dels riboswitches coneguts es troben en bactèrias; també s'ha descobert un grup específic, els riboswitches TPP, en plantes i alguns fongos. Es creu que estos també estan presents en organismes estoves,[7] pero no s'ha demostrat encara experimentalment.


Els riboswitches són importants en les bactèries degut a que és una manera a través de la qual han anat perfeccionant la seua habilitat de poder regular la producció de recursos a través d'este método de regulació de l'expressió gènica que permet disminuir la pèrdua de recursos.

Història i descobriment dels riboswitches

Abans del descobriment dels riboswitches, el mecanisme pel qual alguns gens involucrats en múltiples rutes metabòliques eren regulats permaneixia un misteri. L'acumulació d'evidències va donar orige a l'idea de que el ARNm involucrat podria unir-se metabòlits, autorregulándose. Esta informació va incloure estructures secundàries de ARN conservat que se solien trobar en les regions no traduïdes (UTR) dels gens rellevants i l'èxit de procediments per a crear chicotetes molècules que s'unixen al ARN cridades aptámeros.[8][9][10][11][12] En 2002, es varen publicar les primeres proves de múltiples casos de riboswitches, incloent de proteïnes lliures que s'unixen, i es varen establir com un nou método de regulació genètica els riboswitches d'unió de metabòlits.[13][14][15][16]

Els primers riboswitches que es varen estudiar són aquells que reconeixen la vitamina B12 i provoquen una disminució en la síntesis d'esta vitamina. Quan les concentracions d'esta vitamina són altes no és necessari continuar en la síntesis de dita vitamina i açò produïx l'activació del riboswitch per a poder detindre la síntesis.

Mecanismes dels riboswitches

Els riboswitches se solen dividir conceptualment en dos parts: un aptámero i una plataforma d'expressió. El aptámero s'unix directament a la molècula menuda, i la plataforma d'expressió rep canvis estructurals en resposta als canvis de l'aptámero. L'expressió de la plataforma és lo que regula l'expressió gènica.

Les plataformes d'expressió solen detindre l'expressió gènica en resposta de la molècula menuda, pero alguns l'activen. Els següents mecanismes regulats per riboswitches s'han demostrats experimentalment.

  • La formació de la terminació intrínseca de la transcripció, que causa a una terminació prematura de la transcripció.
  • El plegament bloqueja el sitie d'unió del ribosoma, lo que inhibix la traducció.
  • El riboswitch és un ribozima que s'adherix a sí mateixa en presència de concentracions suficient del seu metabòlit.
  • Les estructures alternes del riboswitch afecten el splicing del pre-ARNm.
    • Un riboswitch TPP en plantes modifica el splicing i el processament alternatiu de l'extrem 3'.[17][18]
  • Un riboswitch en Clostridium acetobutylicum regula un gen adjacent que no és part del mateix transcripto de ARNm. En esta regulació el riboswitch interferix en la transcripció del gen. El mecanisme és incert pero pot ser causat pel choc entre dos unitats de ARN polimerasa que transcriben simultàneament el mateix DNA.[19]
  • Un riboswitch en Listeria monocytogenes regula l'expressió del seu propi gen. No obstant, els transcritos de riboswitch subsecuentemente modulen l'expressió d'un gen localisat en qualsevol atre costat en el genoma.[20] Esta regulació trans ocorre per mig del emparellament de bases cap a el ARNm del gen distal.


Referències

  1. ↑ Serganov, Alexander; Huang, Lili; Patel, Dinshaw J.(2008-10-30).«Structural insights into amino acid binding and gene control by a lysine riboswitch».Nature.455(7217): 1263–1267.ISSN 1476-4687.doi:10.1038/nature07326.Consultat el 2025-04-18.
  2. ↑ Nudler, I(2004).«The riboswitch control of bacterial metabolism».Trends Biochem Sci 29.
  3. ↑ Tucker, Breaker, BJ, RR(2005).«riboswitches llaure versatile gene control elements».Curr Opin Struct Biol.doi:10.1016/j.sbi.2005.05.003.
  4. ↑ Vitreschack, Rodinov, Mironov, Gelfand, AG, DA, AA, MS(2004).«riboswitches: the oldest mechanism for the regulation of gene expression?».Trends Genet 20 (1): 44-50.doi:10.1016/j.tig.2003.11.008.
  5. ↑ Batey, RT(2006).«Structures of regulatory elements in mRNAs».Curr Opin Struct Biol 16 (3): 299-306.doi:10.1016/j.sbi.2006.05.001.
  6. ↑ Chen, Gottesman(2014).«riboswitch regulates RNA».Science Magazine.Consultat el 22 de juny de 2016.
  7. ↑ Sudarsan, Barrick, Breaker, N, JE, RR(2003).«Metabolite-binding RNA domains llaure present in the gens eukaryotes».RNA 9 (6): 644-7.
  8. ↑ Nou X, Radner RJ. (juny de 2000).«Adenosylcobalamin inhibits ribosome binding to btuB RNA».Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A..97(13): 7190–5.doi:10.1073/pnas.130013897.
  9. ↑ Gelfand MS, Mironov AA, Jomantas J, Kozlov YI, Perumov DA. (novembre de 1999).«A conserved RNA structure element involved in the regulation of bacterial riboflavin synthesis gens».Trends Genet..15(11): 439–42.doi:10.1016/S0168-9525(99)01856-9.
  10. ↑ (agost de 2001).«A conserved RNA structure (thi box) is involved in regulation of thiamin biosynthetic gene expression in bactèria».Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A..98(17): 9736–41.doi:10.1073/pnas.161168098.
  11. ↑ Stormo GD, Ji Y. (agost de 2001).«Do mRNAs act as direct sensors of small molecules to control their expression?».Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A..98(17): 9465–7.doi:10.1073/pnas.181334498.
  12. ↑ Gold L, Brown D, He I, Shatland T, Singer BS, Wu Y. (giner de 1997).«From oligonucleotide shapes to genomic SELEX: Novell biological regulatory loops».Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A..94(1): 59–64.doi:10.1073/pnas.94.1.59.
  13. ↑ Mironov AS, Gusarov I, Rafikov R, Lopez LE, Shatalin K, Kreneva RA, Perumov DA, Nudler E. (2002).«Genetic control by a metabolite binding mRNA».Chem Biol.9(9): 1043–1049.doi:10.1016/S1074-5521(02)00224-7.
  14. ↑ Winkler W, Nahvi A, Breaker RR. (2002).«Sensing small molecules by nascent RNA: a mechanism to control transcription in bactèria».Cell.111(5): 747–56.doi:10.1016/S0092-8674(02)01134-0.
  15. ↑ Winkler WC, Cohen-Chalamish S, Breaker RR. (2002).«Thiamine derivatives bind messenger RNAs directly to regulate bacterial gene expression».Nature.419(6910): 952–956.doi:10.1038/nature01145.
  16. ↑ Grundy FJ, Henkin TM. (2002).«An mRNA structure that controls gene expression by binding FMN».Proc Natl Acad Sci USA.99(25): 15908–13.doi:10.1073/pnas.212628899.
  17. ↑ Wachter, Tunc-Ozdemir, Grove, Green, Shintani, Breaker, A, M, BC, PJ, DK, RR(2007).«riboswitch Control of Gene Expression in Plants by Splicing and Alternative 3'End Processing of mRNAs».Plant Cell 19 (11): 3437-50.
  18. ↑ Bocobza, Adato, Mandel, Shapira, Nudler, Aharoni, S, A, T, M, I, A(2007).«riboswitch-dependent gene regulation and its evolution in the plant kingdom».Gens Dev. 21 (22): 2874-9.doi:10.1101/gad.443907.
  19. ↑ André, Even, Putzer, G, S, H(2008).«S-box and T-box riboswitches and antisense RNA control a sulfur metbolic operon of Clostridium acetobutylicum».Nucleic Acids Res. 36 (18): 5955-69.doi:10.1093/nar/gkn601.
  20. ↑ Loh, Dussurget, Gripenland, I, O, J(2009).«A trans-acting riboswitch controls expressionof the virulence regulator prfA in Listeria monocytogenes».Cell 139 (4): 770-9.doi:10.1016/j.cell.2009.08.046.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Riboswitch&oldid=1497988»