Los errores suceden. Este es el caso en el proceso de transporte de información genética en las células. La forma en que nuestras células mantienen los errores en este proceso bajo control es el tema de un nuevo artículo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab.
Descubrieron que las proteínas asociadas con cadenas aberrantes de código genético están reguladas de manera que permiten que las proteínas de entrada reconozcan y bloqueen la salida del núcleo. Las cadenas de ARN mensajero no utilizadas ARNm que no pueden salir del núcleo eventualmente se desintegrarían.
Sus hallazgos, publicados en la revista Informes científicos , arroja luz sobre un complejo sistema de regulación celular que actúa como una forma de control de calidad para el transporte de información genética fuera del núcleo.
Según los investigadores, obtener una imagen más completa de cómo se expresa la información genética en las células es importante en la investigación de enfermedades.
"Algunos componentes de esta maquinaria están desregulados en varios tipos de cánceres", dijo el investigador principal del estudio, Mohammad Mofrad, científico de la facultad de Biofísica Molecular y División de Bioimagen Integrada de Berkeley Lab. "Comprender el mecanismo molecular del transporte de información genética y el control de calidad substancialmentemejorar el conocimiento actual sobre varios tipos de cánceres y otras enfermedades humanas "
Los libros de texto de biología ya describen cómo las cadenas de ARNm copian secciones de ADN dentro del núcleo de una célula y luego salen al citoplasma de la célula. Es en el citoplasma donde se usa el código genético para sintetizar proteínas, asegurando así que solo se obtengan las cadenas correctas de ARNmutilizado es fundamental para la formación de proteínas que funcionen correctamente.
"Al igual que todas las líneas de producción, el proceso de transferencia de información genética y producción de proteínas está controlado por la calidad en diferentes etapas", dijo Mofrad. "Hasta la fecha, el mecanismo exacto de este paso de control de calidad sigue sin estar claro".
Los estudios anteriores han analizado pasos específicos en este proceso, pero el complejo sistema de clasificación de ARN que está listo para abandonar el núcleo no se conoce bien.
Mofrad, quien también es profesor de bioingeniería e ingeniería mecánica en UC Berkeley, y su estudiante de doctorado, Mohammad Soheilypour, recurrió a un modelo de computadora para arrojar luz sobre este proceso de exportación de ARNm.
"Con los experimentos, podemos estudiar partes de un sistema, pero existen limitaciones en su capacidad para proporcionar el nivel de resolución espacial y temporal que necesitamos para comprender realmente el comportamiento de un sistema completo", dijo Soheilypour.
Los investigadores se centraron en las interacciones del ARN mensajero, las proteínas de unión al ARN y las proteínas de entrada llamadas "proteínas de la cesta nuclear".
Para los humanos y otros vertebrados, estas proteínas de la cesta nuclear se denominan Tpr, y para la levadura son Mlp1 y Mlp2. Las proteínas de la cesta nuclear se colocan como protectores en las puertas de la membrana, el complejo de poros nucleares NPC, a través del cualEl ARNm debe pasar para abandonar el núcleo.
Después de validar el modelo de computadora con datos conocidos de estudios previos, los investigadores realizaron simulaciones para probar los factores que influyen en el transporte del ARNm fuera del núcleo.
Descubrieron que una combinación de una multitud de interacciones proteína-proteína le permite a la célula verificar la preparación del ARNm para el transporte fuera del núcleo. Las proteínas de unión al ARN están unidas a cada cadena de ARNm, ayudando a reclutar receptores de exportación. Investigadoresdescubrieron que la regulación de la interacción entre las proteínas de unión al ARN y los receptores de exportación es la clave para que las proteínas de la cesta nuclear distingan los ARNm aberrantes y los retengan dentro del núcleo.
"Imagine que para salir de la puerta, necesita un cierto número de entradas validadas", dijo Soheilypour. "Las proteínas de unión al ARN son como las entradas que el ARNm necesita para salir, pero esas entradas deben ser validadas porlos factores de exportación. Sin suficientes tickets validados, las proteínas protectoras no reconocen la cadena de ARNm como algo para dejar pasar a través de la puerta de la membrana ".
El estudio también encontró que los filamentos más largos de ARNm tienen más problemas para pasar a través de la membrana nuclear. Teorizan que debido a que el ARNm más largo necesita tiempo adicional para compactarse mientras intenta atravesar la puerta, las proteínas protectoras tienen más posibilidades de verificar "validado"Entradas."
Según los investigadores, se pueden considerar más factores en este sistema en futuros estudios.
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Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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